专题18 基因工程-【好题汇编】备战2024-2025学年高三生物上学期期末真题分类汇编（北京专用）

· 专题18 基因工程 · 考点01 基因工程的基本工具 1．（22-23高三上·北京昌平·期末）为探究海鲷催乳素启动子（psbPRL）的关键功能位点，将启动子区域序列进行分段截短，分别构建含荧光素酶基因的重组质粒，检测启动子的启动能力，结果如下图。下列叙述错误的是（    ） A．将启动子序列插入荧光素酶基因的上游 B．用限制酶和DNA连接酶构建重组质粒 C．荧光值越高代表启动子的启动能力越强 D．150-700bp之间具有提高启动能力的序列 【答案】D 【分析】1.基因工程的工具：限制酶、DNA连接酶； 2．基因工程的步骤：目的基因的提取、目的基因与运载体结合、目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。 【详解】A、启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，将启动子序列插入荧光素酶基因的上游，才能启动基因的转录，A正确； B、构建重组质粒 ，用限制酶切割后需要用DNA连接酶的作用下才能连接，B正确； C、据图分析，荧光值越高代表启动子的启动能力越强，C正确； D、据图分析，90-150bp时具有提高启动能力的序列，D错误。 故选D。 2．（22-23高三上·北京·阶段练习）团头鲂又名武昌鱼，肉质鲜美，属于鲤科鱼类，是我国主要的淡水鱼之一，但团头鲂肌间刺较多，给食用带来不便。我国科学家敲除了与肌间刺发育密切相关的Runx2b基因，获得了第一代杂合体（F0代）少刺鱼，经过雌雄交配繁育出完全没有肌间刺的F1代无刺鱼，从而解决了“卡嗓子”问题。下列相关叙述不正确的是（    ） A．无刺鱼的培育过程属于分子水平的育种 B．Runx2b基因突变的个体无法完成胚胎发育 C．需检测无刺鱼在其它性状上是否发生改变 D．该技术可推广到其它鲤科鱼类的无刺培育上 【答案】B 【分析】基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组 DNA 技术。 【详解】A、敲除与肌间刺发育密切相关的Runx2b基因，获得了第一代杂合体（F0代）少刺鱼，经过雌雄交配繁育出完全没有肌间刺的F1代无刺鱼，属于分子水平的育种，A正确； B、由题意知，Runx2b基因与肌间刺发育密切相关，Runx2b基因突变的个体可以正常完成胚胎发育，B错误； C、获得无刺鱼后，还需检测无刺鱼在其它性状上是否发生改变，C正确； D、该技术可解决吃鱼“卡嗓子”问题，可推广到其它鲤科鱼类的无刺培育上，D正确。 故选B。 3．（21-22高三上·北京石景山·期末）下列相关实验的叙述中，正确的是（　　） A．向发芽的小麦种子研磨液中加入斐林试剂，即出现砖红色沉淀 B．观察质壁分离的实验中，滴加0.3g/mL蔗糖溶液后，细胞吸水能力降低 C．探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的专一性时，不能用碘液进行鉴定 D．可以从新鲜猪血、菜花等动植物材料中粗提取出DNA 【答案】C 【分析】1、还原糖与斐林试剂在水浴加热的条件下产生砖红色沉淀。 2、探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的专一性时，碘液只能检测淀粉的有无，不能检测有无还原性糖生成，所以不可用碘液替代斐林试剂进行鉴定。 【详解】A、向发芽的小麦种子研磨液中加入斐林试剂，需要水浴加热后才能出现砖红色沉淀，A错误； B、观察质壁分离的实验中，滴加0.3g/mL蔗糖溶液后，在显微镜下可观察到质壁分离现象，此该细胞渗透失水，细胞吸水能力增强，B错误； C、探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的专一性时，碘液只能检测淀粉的有无，不能检测有无还原性糖生成，所以不可用碘液进行鉴定，C正确； D、猪血红细胞中无细胞核和各种细胞器，即无DNA，D错误。 故选C。 4．（21-22高三上·北京房山·期末）真核生物基因的遗传信息从DNA转移到RNA上之后，需要剪接体对有效遗传信息进行“剪断”与重新“拼接”。下图是S基因的表达过程，对其描述错误的是（    ） A．过程①需要的原料是核糖核苷酸，需要RNA聚合酶参与 B．剪接体作用于过程②，有磷酸二酯键的断裂和形成，需要DNA连接酶参与 C．过程③中一条mRNA链可以结合多个核糖体以提高蛋白质的合成速率 D．过程④分解异常mRNA以阻止异常蛋白质合成，利于维持细胞的相对稳定 【答案】B 【分析】分析题图可知：①表示转录，②表示mRNA前体的加工，③表示翻译，④表示异常mRNA的降解。 【详解】A.过程①表示转录，需要RNA聚合酶的参与，需要的原料是核糖核苷酸，A正确； B.剪接体对有效遗传信息的“剪断”与重新“拼接”，其作用是催化磷酸二酯键的断裂和形成，不需要DNA连接酶参与，B错误； C.过程③为翻译，在翻译过程中，一条mRNA链上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质，C正确； D.过程④为异常mRNA的降解过程，在此过程中利用RNA酶分解异常mRNA以阻止异常蛋白的合成，有利于维持细胞的相对稳定，D正确。 故选B。 考点02 基因工程的基本操作程序 5．（21-22高三上·北京西城·期末）噬菌体展示技术（如下图）可将某些蛋白质呈递至噬菌体表面，便于对目标蛋白进行筛选、鉴定。以下对该技术的分析错误的是（　　） A．建立噬菌体展示库需限制性核酸内切酶和DNA连接酶 B．可利用抗原抗体杂交技术筛选目标蛋白 C．用含有碳源、氮源等营养物质的液体培养基扩大培养噬菌体 D．该技术可用于获得与抗原亲和力更强的抗体及其基因 【答案】C 【分析】噬菌体属于DNA病毒，是由蛋白质外壳和内部遗传物质构成。题中技术的原理是将目标基因与噬菌体DNA重组，并使目标蛋白表达与外壳上，进行筛选和鉴定。 【详解】A、建立噬菌体展示库第一步将目标基因和噬菌体DNA重组，需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶，A正确； B、抗原抗体杂交可以检测特定蛋白质，B正确； C、噬菌体是病毒，不能直接在培养基中培养，C错误； D、在第一次筛选后进行了诱变处理，并进行多轮筛选，不断筛选与抗原亲和力更强的抗体和基因，D正确。 故选C。 6．（21-22高三上·北京朝阳·期末）转基因抗虫棉在我国的种植面积已占全国棉花种植面积的90%。研究者利用PCR技术检测杂草中有无转基因成分，得到如下图所示结果。相关分析不正确的是（    ） A．空白实验是未加入DNA模板得到的电泳结果 B．推测棉田杂草6、7与抗虫棉的亲缘关系较近 C．结果说明校园杂草与棉田杂草之间一定存在生殖隔离 D．转基因成分进入杂草体内可能会引发生态问题 【答案】C 【分析】由图可知，2转基因抗虫棉和棉田杂草6和7均含有转基因成分。转基因抗虫棉是指棉花细胞染色体上整合有外源抗虫基因的棉花品种。抗虫基因通常为来源于苏云金芽孢杆菌的Bt基因。 【详解】A、空白试验应该是DNA标准样液（Marker），未加入DNA模板得到的电泳结果，作为空白对照，A正确； B、根据杂草6和7含有转基因成分可以推测，杂草6和7可能与抗虫棉的亲缘关系较近，获得了转基因特性，B正确； C、根据6和7含有转基因成分可知，杂草可能与棉花的亲缘关系较近，不能说明两者是否存在生殖隔离，C错误； D、转基因成分进入杂草内，可能导致杂草获得转基因特性，可能会引发生态问题，D正确。 故选C。 7．（21-22高三上·北京石景山·期末）菊花是一种常见的观赏花卉，易感桃蚜。桃蚜不但直接影响菊花生长，还是多种病毒的传播媒介。雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长。某科研团队利用农杆菌转化法获得了转基因菊花。下列有关叙述不正确的是（　　） A．受体细胞可以选择菊花叶片细胞或桃蚜细胞 B．需将含GNA的片段插入到Ti质粒的T-DNA上 C．需经过植物组织培养过程获得转基因菊花 D．可通过接种桃蚜对转基因菊花进行抗性鉴定 【答案】A 【分析】1、菊花是一种双子叶植物，桃蚜是害虫。科学家用农杆菌转化法获得了转GNA基因菊花，可知雪花莲凝集素基因GNA是目的基因，受体细胞为菊花细胞。 2、基因工程技术的基本步骤： （1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。 （2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。 （3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。 （4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。 【详解】A、要获得转基因菊花，可以选择菊花叶片细胞作为受体细胞，但不能选择桃蚜细胞作为受体细胞，A错误； B、Ti质粒的T-DNA可以转移到受体细胞中，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，根据这一特点，构建表达载体时，应该将目的基因GNA插入到Ti质粒的T-DNA上，B正确； C、获得转基因菊花需要经过植物组织培养过程，C正确； D、已知雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长，故应用抗虫接种实验，检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度，D正确。 故选A。 8．（21-22高三上·北京海淀·期末）乳酸乙酯是白酒中重要的呈香物质，由乳酸脱氢酶催化产生，影响白酒品质和风格。科研人员将酿酒酵母质粒上的丙酮酸脱氢酶基因（PD）替换为植物乳杆菌中的乳酸脱氢酶基因（L-PG），可获得乳酸乙酯高产菌株，该过程如下图所示。下列关于该过程的分析不合理的是（    ） A．转入的L-PG基因表达产物不能影响酿酒酵母活性 B．可以利用PCR技术筛选含有L-PG基因的受体细胞 C．通过同源重组实现酵母菌的PD基因被替换为L-PG基因 D．标记基因Ampr可检测是否成功构建乳酸乙酯高产菌株 【答案】D 【分析】分析题图：图示是采用基因工程技术将酿酒酵母质粒上的丙酮酸脱氢酶基因（ PD ）替换为植物乳杆菌中的乳酸脱氢酶基因（L-PG），从而获得乳酸乙酯高产菌株的过程。 【详解】A、目的基因表达产物不能影响受体细胞的生存或活性，因此转入的L-PG基因表达产物不能影响酿酒酵母活性，A正确； B、PCR技术是一项体外扩增基因的技术，依据碱基互补配对原则，可以用于筛选含有L-PG基因的受体细胞，B正确； C、由图可知，通过基因工程技术将酿酒酵母质粒上的丙酮酸脱氢酶基因（ PD ）替换为植物乳杆菌中的乳酸脱氢酶基因（L-PG），其原理是基因重组，C正确； D、标记基因Ampr可筛选含有目的基因的受体细胞，对重组质粒进行初步筛选，但不能检测是否成功构建乳酸乙酯高产菌株，D错误。 故选D。 9．（22-23高三上·北京昌平·期末）科研人员在常规PCR基础上发展出同时检测多种病原体的多重PCR技术，检测原理（a、b）及结果（c）如下图。下列叙述错误的是（    ） A．需要针对不同病原体设计特异性引物和荧光探针 B．图中b是PCR反应的复性过程 C．多重PCR同时完成对4种病原体的检测 D．由结果推测该检测样品中有A病原体的核酸 【答案】B 【分析】PCR技术： （1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。 （2）原理：DNA复制。 （3）前提条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成一对引物。 （4）条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。（5）过程：①高温变性：DNA解旋过程；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开。 【详解】A、不同的病原体的碱基序列是不同的，因此需要根据病原体的碱基序列设计不同的特异性引物和荧光探针，A正确； B、图中b是PCR反应的延伸过程，该过程中发生合成子链的过程，B错误； CD、科研人员在常规PCR基础上发展出同时检测多种病原体的多重PCR技术，由图c可知，多重PCR同时完成对（A、B、C、D）4种病原体的检测，实验组中B、C、D的剩余探针荧光强度与阴性对照组相似，说明该检测样品中没有B、C、D病原体的核酸，实验组中A的剩余探针荧光强度与阴性对照组不同，说明该检测样品中有A病原体的核酸，CD正确。 故选B。 10．（2021·上海崇明·二模）很多人认为“番茄没有小时候的味道了”，这是由于人们在选育番茄时更注重品相而忽略了风味所致。与番茄风味相关的基因t可在90%以上的野生番茄中检测到，但仅有不到7%的栽培番茄含有此基因。从进化的角度来看，人工选育番茄（    ） A．加快了新物种的形成 B．扩大了番茄的基因库 C．定向改变了番茄的进化方向 D．为番茄进化提供了原材料 【答案】C 【分析】人们在选育番茄时更注重品相而忽略了风味，导致“番茄没有小时候的味道了”，与番茄风味相关的基因 t 可在90％以上的野生番茄中检测到，但栽培番茄中仅有不到7%，生物进化的标志是种群基因频率的改变，故从进化角度来看，人工选育番茄改变了番茄种群的基因频率，改变了番茄的进化方向。 【详解】人类活动能够改变一些生物的进化方向和途径，物种不再完全是自然选择的产物，从进化角度来看，人工选育番茄改变了番茄的进化方向，C符合题意。 故选C。 11．（22-23高三上·北京东城·期末）人凝血酶Ⅲ是一种分泌蛋白，可预防和治疗急慢性血栓。重组人凝血酶Ⅲ是世界上首个上市的动物乳腺生物反应器生产的重组蛋白药物。下列相关叙述错误的是（    ） A．可从人细胞中提取RNA后利用逆转录PCR技术获取目的基因 B．目的基因的上游需连接在乳腺细胞中特异表达基因的启动子 C．用显微注射技术将表达载体导入乳腺细胞来获得转基因动物 D．若用大肠杆菌作为受体细胞难以获得活性高的人凝血酶Ⅲ 【答案】C 【分析】利用基因工程技术，还可以让哺乳动物批量生产药物。科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。目前，科学家已经在牛、山羊等动物乳腺生物反应器中，获得了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要的医药产品。 【详解】A、可从人细胞中提取RNA后利用逆转录PCR技术获取目的基因，此时获得的目的基因没有启动子、终止子等，A正确； B、动物乳腺生物反应器需要使目的基因在乳腺细胞表达，目的基因的上游需连接在乳腺细胞中特异表达基因的启动子，B正确； C、动物受精卵全能性最高，用显微注射技术将表达载体导入受精卵来获得转基因动物，在乳腺细胞表达特定的基因是启动子的作用，并非将目的基因导入乳腺细胞，C错误； D、大肠杆菌是原核生物，不具有加工分泌蛋白的内质网和高尔基体，若用大肠杆菌作为受体细胞难以获得活性高的人凝血酶Ⅲ，D正确。 故选C。 考点03 基因工程的应用 12．（21-22高三上·北京房山·期末）我国科学家培育的抗虫棉、长绒棉提高了新疆棉花的产量和品质，增加了棉农的收入。下列说法错误的是（    ） A．棉纤维的主要成分纤维素属于多糖 B．种植抗虫棉可诱导棉铃虫抗性基因突变并提高突变频率 C．新疆昼夜温差大利于棉花生长过程中光合产物的积累 D．抗虫棉大面积种植区最好配套种植一定 量的非抗虫棉花 【答案】B 【分析】1、DNA中分子发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变叫做基因突变。基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代；若发生在体细胞中一般不能遗传。 2、与淀粉和糖原一样，纤维素也是由许多葡萄糖连接而成的，构成它们的基本单位都是葡萄糖。 【详解】A、纤维素是植物多糖，是以葡萄糖为单体形成的一种多聚体，A正确； B、基因突变是不定向的，种植抗虫棉可选择棉铃虫抗性基因，并使其基因频率不断提高，B错误； C、新疆白天温度高有利于光合作用制造有机物，晚上温度低导致呼吸作用有机物消耗减少，因此新疆昼夜温差大利于棉花生长期内光合作用产物的积累，C正确； D、抗虫棉配套种植非抗虫棉，可使棉铃虫中非抗性基因保留下来，可以减缓害虫抗性基因频率上升的速率，D正确。 故选B。 13．（22-23高三上·北京大兴·期末）下列有关物质分离和鉴定技术叙述错误的是（    ） A．加入适量的CaCO3有助于研磨充分，便于提取菠菜叶中的色素 B．在水浴加热条件下，利用斐林试剂鉴定梨匀浆中是否含有还原糖 C．在常温条件下，利用双缩脲试剂检测某花生奶中是否含有蛋白质 D．利用DNA不溶于冷酒精的特点初步提取花椰菜细胞中的DNA 【答案】A 【分析】叶绿体色素的提取和分离实验： （1）提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素。 （2）分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素．溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。 （3）各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素；层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：防止研磨中色素被破坏。 （4）结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关。 【详解】A、研磨时加入SiO2，利于充分研磨，研磨时加入CaCO3，用于保护色素，A错误； B、斐林试剂可用于鉴定还原糖，在水浴加热的条件下，溶液的颜色变化为砖红色（沉淀），故在水浴加热条件下，可利用斐林试剂鉴定梨匀浆中是否含有还原糖，B正确； C、蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应，故在常温条件下，利用双缩脲试剂检测某花生奶中是否含有蛋白质，C正确； D、DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精，可利用冷酒精将DNA和蛋白质分开，D正确。 故选A。 14．（21-22高三上·北京海淀·期末）下列实验需要利用光学显微镜进行观察或统计的是（    ） A．计数平板上尿素分解菌的菌落数量 B．利用二苯胺鉴定DNA的粗提物 C．用血细胞计数板计数培养液中酵母菌种群数量 D．观察菊花外植体的生长状况 【答案】C 【分析】微生物的计数方法：（1）显微镜直接计数法： ①原理：利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物数量；②方法：用计数板计数； ③缺点：不能区分死菌与活菌。（2）活菌计数法：①原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。 【详解】A、计数平板上尿素分解菌的菌落数量通过肉眼观察即可，不需要利用光学显微镜，A错误； B、利用二苯胺鉴定DNA的粗提物，只需要肉眼观察颜色变化即可，不需要利用光学显微镜，B错误； C、采用显微计数法用血细胞计数板测定酵母菌数量时需要利用光学显微镜观察，C正确； D、肉眼观察菊花外植体的生长状况即可 ，不需要利用光学显微镜，D错误。 故选C。 15．（21-22高三上·北京西城·期末）下列实验目的不能实现的是（    ） A．利用双缩脲试剂检测蛋白质是否变性 B．利用PCR技术快速检测新冠病毒感染 C．利用酵母菌和醋酸菌进行果醋发酵 D．利用核移植和胚胎移植繁育良种家畜 【答案】A 【分析】双缩脲是由两分子尿素缩合而成的化合物，在碱性溶液中能与硫酸铜反应生成紫色络合物，蛋白质分子中含有很多与双缩脲结构相似的肽键。变性之后的蛋白质只是肽链伸展舒展，肽键没有断开。酵母菌在无氧条件下可以产生酒精，在果酒的基础之上提升温度和冲入氧气，醋酸杆菌可以发酵产生醋酸。 【详解】A、变性之后的蛋白质知识肽链伸展舒展，肽键没有断开，不可以利用双缩脲试剂检测蛋白质是否变性，A的实验目的不能实现，符合题意； B、新冠病毒感染的检测包括核酸检测、抗体检测、抗原检测，核酸检测就是利用PCR技术快速检测新冠病毒感染 ，B的实验目的能实现； C、利用酵母菌进行酒精发酵，之后通入氧气适当升高温度，醋酸菌就可以进行果醋发酵了，C的实验目的能实现； D、 可以利用核移植和胚胎移植繁育良种家畜，D的实验目的能实现。 故选A。 16．（23-24高三上·北京石景山·期末）快速发展的生物技术与人类生产生活的关系越来越密切。下列说法不正确的是（    ） A．利用发酵工程可大量获得用作饲料的微生物菌体或蛋白质 B．利用马铃薯茎尖进行组织培养获得的脱毒马铃薯能提高产量 C．蛋白质工程可对蛋白质结构直接改造以满足生产生活需求 D．利用胚胎分割与胚胎移植技术可促进优良动物品种的繁殖 【答案】C 【分析】蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。 【详解】A、单细胞蛋白是指利用发酵工程获得的大量的微生物菌体，可在发酵结束之后采用过滤沉淀等方法将菌体分离和干燥得到产品，可作为饲料，A正确； B、马铃薯是种植广泛的农作物，病毒侵染后导致产量大幅下降，马铃薯茎尖病毒极少甚至无病毒，因此可将马铃薯茎尖接种在培养基中，利用马铃薯茎尖组织培养获得的脱毒苗能提高产量，B正确； C、要对蛋白质的结构进行改造，必须通过改造或合成基因来完成，C错误； D、利用胚胎分割与胚胎移植技术可提高优良胚胎的利用率，促进优良动物品种的繁殖正确，D正确。 故选C。 1．（23-24高三上·北京房山·期末）某种嗜热菌株具有能在高温环境下增殖，产生高价值的化学产物（如核黄素）等优势，但该菌株存在稳定性较差，产量低等不足，科研人员对其进行基因改造。 (1)嗜热菌不具有 ，属于原核微生物，可在高温环境（>50℃）生活。以葡萄糖、木糖、低聚糖等作为其广泛的 ，营养需求低，便于培养。 (2)CRISPR/Cas9是细菌和古细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免疫防御系统，可用来对抗入侵的病毒及外源DNA（如质粒等）。现被科研人员改造后成为一种编辑基因的工具，主要原理是：利用向导RNA根据 原则识别目标DNA，在Cas9酶的作用下使 键断裂，改变目标DNA的碱基序列，达到编辑目标基因的目的（如图所示）。 由于Cas9酶不耐高温，因此传统的基因编辑工具不适用于嗜热菌。 (3)嗜热菌的细胞内有与CRISPR/Cas9功能相似的I-BCRISPR-Cas蛋白复合物,科研人员用以下材料制备耐高温的I-B-CRISPR-Cas基因编辑工具，制备和检测过程如下： ①改造I-B-CRISPR-Cas基因组：科研人员将荧光蛋白基因（作为报告基因）插入嗜热菌的I-BCRISPR-Cas基因组中，构成Y1菌； ②导入向导RNA：科研人员将能够转录形成不同长度的向导RNA的质粒转入Y1菌内 ③添加木糖：培养基中的木糖被Y1菌利用后，可诱导向导RNA的合成，检测荧光强度，结果如图所示。 请完善制备最优I-BCRISPR-Cas的技术路线： →连接到表达载体→转入嗜热菌→筛选获得Y1菌→ →接种到含木糖的培养基，筛选 组为最佳I-B-CRISPR-Cas工具。 (4)合成生物学又称为细胞工厂，是指利用多种生物技术让细胞来完成预先设想的各种任务。该嗜热菌在I-BCRUSPR-Cas工具的编辑下，所产生的核黄素达到了工业生产的要求，请从物质与能量的角度分析该高温细胞工厂相较于常温细胞工厂的优势 。（写出一点即可） 【答案】(1) 以核膜为界限的细胞核 碳源 (2) 碱基互补配对 磷酸二酯 (3) 筛选和获取荧光蛋白基因 导入能转录形成不同长度的向导RNA的质粒 荧光强度最高 (4)嗜热菌在高温环境下增殖，这种条件下能减少杂菌污染的风险，减少不必要的能源损耗 【分析】 基因工程：目的基因的筛选与获取、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）嗜热菌不具有以核膜为界限的细胞核，属于原核微生物。以葡萄糖、木糖、低聚糖等作为其广泛的碳源，营养需求低，便于培养。 （2）据图可知，利用向导RNA根据碱基互补配对原则识别目标DNA，脱氧核苷酸之间以磷酸二酯键连接，在Cas9酶的作用下可以使磷酸二酯键断裂。 （3）根据题干可总结制备最优I-BCRISPR-Cas的技术路线：筛选和获取荧光蛋白基因→连接到表达载体→转入嗜热菌→筛选获得Y1菌→导入能转录向导RNA的质粒→接种到含木糖的培养基，当I-BCRISPR-Cas蛋白复合物表达，荧光蛋白也表达，因此筛选荧光强度最高的组为最佳I-B-CRISPR-Cas工具。 （4）相较于常温细胞工厂，嗜热菌在高温环境下增殖，这种条件下能减少杂菌污染的风险，减少不必要的能源损耗。 2．（23-24高三上·北京海淀·期末）为提高基因编辑的精准性，减少脱靶，科研人员尝试对基因编辑系统进行改造。 (1)CRISPR-Cas9是被普遍应用的基因编辑系统，由人工设计的sgRNA靶向目标基因，Cas9蛋白在sgRNA引导下切割目标基因的双链DNA，使其断裂，促使细胞启动自然的DNA修复过程，断口处可能产生碱基错配，从而使目标基因产生突变或缺失等。Cas9蛋白与sgRNA所形成的复合物的功能与基因操作工具中 的功能类似，但长期存在于细胞核中的Cas9蛋白也可能产生对非目标DNA的切割，从而造成脱靶。 (2)热纤梭菌中Co和Do蛋白能以高亲和力相互作用，形成复合物。科研人员将Cas9蛋白的N端和C端两个片段分别与Co和Do蛋白融合，构建Cas9（N）-Co复合物和Cas9（C）-Do复合物，这两个复合物在细胞中相遇时，Cas9可恢复全酶活性。科研人员构建图1所示的表达载体，导入受体细胞。 启动子1为远红光诱导型启动子，启动子2为持续表达启动子。据此分析，在没有远红光照射时，受体细胞中Cas9（N）、Cas9（C）和Cas9蛋白的存在状态及位置是 。与持续表达Cas9全酶相比，上述方法的优势是 。 (3)为检测上述基因编辑系统治疗肿瘤的效果，科研人员在小鼠皮下移植肿瘤制作荷瘤小鼠。将构建好的上述载体注射到荷瘤小鼠的肿瘤部位，实验组一段时间内定期用远红光照射荷瘤小鼠。 ①检测本系统对目标基因PLK（一种肿瘤标志基因，可促进细胞分裂）的编辑效果。实验过程如下：提取不同组别小鼠肿瘤细胞的DNA，PCR扩增PLK基因片段，所得PCR产物热变性后降温复性。用T酶（可识别含错配碱基的DNA并在错配处切割）酶切复性后的PCR产物，电泳检测结果如图2所示。 据图2核酸电泳分离的DNA分子大小可知此系统对目标基因进行了编辑，理由是 。 ②实验组小鼠的肿瘤明显小于对照组，分析原因是 。 (4)科研人员希望利用本编辑系统对多个基因在不同时间进行可控编辑，思路是 。 【答案】(1)限制酶 (2) 无 Cas9（N）、Cas9（C）存在于细胞质、无 Cas9 仅在远红光诱导时才有全酶进入细胞核，减少Cas9全酶长时间在细胞核中对非目标DNA的切割 (3) 与黑暗组相比，远红光组增加了两条更小的条带，说明PCR产物被酶切 远红光诱导使Cas9恢复全酶活性，PLK基因产生突变，抑制肿瘤细胞的增殖 (4)构建多个不同表达载体3导入细胞，不同的表达载体3含不同的sgRNA基因与不同的诱导型启动子 【分析】1、CRISPR-Cas9基因编辑系统是由sgRNA通过碱基互补配对原则准确地识别并结合到DNA的特定位点，从而引导切割Cas9蛋白到达准确位置进行DNA的切割，在随后DNA自我修复过程中，容易随机引起一些碱基对的插入和缺失，导致基因功能改变。 2、基因工程的工具：①限制性内切核酸酶，又称限制酶。这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并在特定部位将磷酸二酯键切开。②DNA连接酶，连接两个核苷酸之间的磷酸二酯键。③基因进入受体细胞的载体，质粒是最常用的载体，除此之外，还有噬菌体、动植物病毒等。 【详解】（1）根据题干信息“人工设计的sgRNA靶向目标基因，Cas9蛋白在sgRNA引导下切割目标基因的双链DNA，使其断裂”可知Cas9蛋白与sgRNA所形成的复合物的功能与基因操作工具中限制酶的功能类似，作用于磷酸二酯键将DNA在特定位点切开。 （2）表达载体1中的启动子1为远红光诱导型启动子，在没有远红光照射时则Cas9（N）蛋白基因不能发生转录，受体细胞中也就不能合成Cas9（N）蛋白。表达载体2中的启动子2为持续表达启动子，即使没有受到远红光照射，Cas9（C）蛋白基因也能正常转录，并翻译合成Cas9（C）蛋白，然后由表达载体2中的核外运序列引导蛋白质定位于细胞质，因此受体细胞中有Cas9（C）蛋白并且存在于细胞质。由于没有远红光照射，受体细胞没有合成Cas9（N）-Co复合物，Cas9（C）-Do复合物不能和Cas9（N）-Co复合物相遇，受体细胞中也就不会有Cas9蛋白存在；根据题干中“长期存在于细胞核中的Cas9蛋白也可能产生对非目标DNA的切割，从而造成脱靶”这一弊端，则上述方法通过“构建Cas9（N）-Co复合物和Cas9（C）-Do复合物，这两个复合物在细胞中相遇时，Cas9可恢复全酶活性”，其优势在于仅在远红光诱导时才有全酶进入细胞核，减少Cas9全酶长时间在细胞核中对非目标DNA的切割。 （3）定期用远红光照射荷瘤小鼠后，Cas9（N）-Co和Cas9（C）-Do两个复合物在细胞中结合，使Cas9恢复全酶活性，Cas9蛋白在sgRNA引导下对目标基因PLK进行切割，与黑暗组相比，远红光组增加了两条更小的条带，说明PCR产物被酶切；因为远红光诱导使Cas9恢复全酶活性，PLK基因产生突变，从而抑制了肿瘤细胞的增殖，实验组小鼠的肿瘤明显小于对照组。 （4）可以构建多个不同表达载体3导入细胞，不同的表达载体3含不同的sgRNA基因与不同的诱导型启动子，这样就可以利用本编辑系统对多个基因在不同时间进行可控编辑。 3．（23-24高三上·北京大兴·期末）影响小鼠内耳形态的基因A突变会导致遗传性耳聋，研究人员尝试进行基因治疗。 (1)CRISPR/Cas9基因编辑系统由sgRNA及Cas9蛋白组成。图1所示，sgRNA与目标DNA结合，引导Cas9蛋白切割靶序列的双链DNA，导致 键断裂。    (2)同源重组是指在DNA断裂的情况下，含有同源区段的DNA之间发生的重组。科研人员尝试利用同源重组原理对耳聋小鼠进行基因治疗。                              ①利用 技术扩增野生型小鼠的基因A，再用图2中的限制酶 切割基因A与腺病毒载体形成黏性末端，最后利用 酶进行拼接，构建腺病毒表达载体。科研人员尝试利用该载体与耳聋小鼠的DNA进行同源重组，效果不佳。   ②在上述基础上，科研人员又将sgRNA基因、Cas9基因接入了腺病毒表达载体（见图3），同时引入sgRNA的识别序列，目的是 。图3所示的腺病毒表达载体还需要哪些必要的结构或基因 （多选）。 A．启动子和终止子                     B．RNA聚合酶基因       C．标记基因 D．起始密码子和终止密码子             E．反密码子             F．复制原点    (3)将腺病毒表达载体注入耳聋小鼠的单侧耳组织细胞。为评估该治疗方案的效果，研究人员使用同一只小鼠的非注射耳作为对照，而不是另一只没有注射腺病毒表达载体的小鼠，好处是可以排除 对实验结果的影响。 (4)进一步研究结果表明该方案可以有效纠正小鼠的突变基因，从而治疗小鼠的遗传性耳聋。人体内基因A突变也会导致遗传性耳聋，欲将该方案用于临床治疗，从安全性角度还应关注 。 【答案】(1)磷酸二酯键 (2) PCR SpeI和Sal DNA连接酶 通过CRISPR/Cas9基因编辑系统切割腺病毒表达载体DNA和耳聋模型鼠染色体DNA，使DNA发生断裂，启动同源重组 ACF (3)小鼠的个体差异 (4)该技术对其他功能基因是否存在非特异性编辑 【分析】1、实现基因工程的操作至少需要三种“分子工具”，即准确切割DNA分子的 “分子手术刀”——限制酶、将DNA片段再连接起来的“分子缝合针”——DNA连接酶和将体外重组好的DNA分子导入受体细胞的“分子运输车”——载体。 2、基因工程技术的基本步骤： 目的基因的获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）DNA分子的单体间通过磷酸二酯键相连接，Cas9蛋白切割靶序列的双链DNA，导致靶序列磷酸二酯键断裂。 （2）①PCR为体外扩增DNA分子的一项技术，若要扩增野生型小鼠的基因A，则要用到PCR技术。如图2所示，若要利用同源重组原理对耳聋小鼠进行基因治疗，则构建的基因表达载体中应包含同源区a、b，所用的限制酶要能同时把基因A中的同源区a、b切割下来。因此，所用的限制酶是SpeI和Sal，即能把基因A中的同源区a、b切割下来，也在腺病毒载体上有相应切口。利用限制酶所获取的目的片段和腺病毒载体片段，还要用DNA连接酶进行连接，形成重组的基因表达载体。 ②利用图2所示的载体与耳聋小鼠的DNA进行同源重组，效果不佳，有可能是未启动重组。将sgRNA基因、Cas9基因接入了腺病毒表达载体，同时引入sgRNA的识别序列，目的是通过CRISPR/Cas9基因编辑系统切割腺病毒表达载体DNA和耳聋模型鼠染色体DNA，使DNA发生断裂，启动同源重组。一个能正常表达的重组基因表达载体应包含有目的基因、标记基因、启动子和终止子、复制原点，因此图3所示的腺病毒表达载体还需要标记基因、启动子和终止子、复制原点，故选ACF。 （3）实验过程要遵循单一变量原则，研究人员使用同一只小鼠的非注射耳作为对照，而不是另一只没有注射腺病毒表达载体的小鼠，好处是可以排除小鼠的个体差异对实验结果的影响。 （4）欲将该方案用于临床治疗，从安全性角度还应关注该技术对其他功能基因是否存在非特异性编辑。 4．（22-23高三上·北京石景山·期末）白粉病是影响小麦产量的主要病害之一，会造成小麦减产。 (1)将一段DNA插入白粉病敏感植株，导致相关基因突变，自交后，子代有的对白粉病敏感，有的具有抗性（甲品系），且抗性植株约占1/4。抗性和敏感这一对相对性状的遗传遵循孟德尔的 定律。将子代中的敏感型植株自交，有些植株的后代中约1/4具有抗性，这些植株所占比例约为 。 (2)甲品系表现出白粉病抗性的同时，也出现了产量下降等负面表型。在对甲品系群体深入研究时，发现了一个新型突变株乙，既具有白粉菌抗性，同时产量完全正常。将乙突变株中的B基因敲除，植株产量下降，而白粉病抗性没有受到影响，结果表明 。 (3)甲品系与乙品系均存在B基因，但性状不同。研究者研究甲、乙品系的全基因序列，发现乙品系B基因下游存在一个304kb的缺失，导致甲、乙品系的染色体结构不同，如下图： 注：图中字母表示染色体上的不同片段，a为B基因的启动子。H3K27me3表示染色体上组蛋白发生的三甲基化修饰，会使RNA聚合酶Ⅱ失活。 由于染色体不同片段的DNA碱基序列 ，会在染色体上形成染色质环，进而影响相关基因的表达。综合上述研究，请推测乙品系高产的机制 。 (4)为将乙品系的抗性和高产性状引入我国传统小麦品种“济麦22”，传统的育种过程是将乙品系与“济麦22”杂交，F1自交后筛选抗性高产植株，再与 杂交。多次重复后才获得稳定遗传的新品种，这种方法费力、费时。随着基因编辑技术的问世，科研人员首先获得了具白粉病抗性的“济麦22”，再根据 设计与目标序列互补的向导RNA，引导核酸内切酶结合到特定部位并进行切割，在B基因下游实现了与（3）中相同的缺失。仅几个月就成功获得了具有白粉病抗性且高产的小麦品种。 【答案】(1) 分离 2/3 (2)产量和抗性不是同一基因控制的 (3) 互补 乙品系4号染色体缺失了部分片段，改变了原有染色质环的状态，解除了对B基因的抑制；同时不发生三甲基化修饰，RNA聚合酶恢复活性，与B基因的启动子结合，启动B基因的表达，从而表现出高产性状。 (4) 济麦22 缺失序列两端的特异性序列（b、f中特异性序列） 【分析】基因的分离定律的实质是：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中。等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。 【详解】（1）在真核生物中，基因突变会产生等位基因，故抗性和敏感这一对相对性状的遗传遵循孟德尔的分离定律。设抗性和敏感相关基因由A、a表示，由题意可知，抗性应为隐性性状，将子代中的敏感型植株（AA、Aa）自交，有些植株的后代中约1/4具有抗性（aa），这些植株应为杂合子，即Aa，Aa在子代中的敏感型植株中所占比例约为2/3。 （2）突变株乙，既具有白粉菌抗性，同时产量完全正常，乙突变株中的B基因敲除，植株产量下降，而白粉病抗性没有受到影响，表明敲除B基因不会影响白粉抗性，即产量和抗性不是同一基因控制的。 （3）在染色体上形成染色质环的原因是染色体不同片段的DNA碱基序列是互补的，甲品系与乙品系均存在B基因，但乙品系B基因下游存在一个304kb的缺失，导致甲、乙品系的染色体结构不同，因而乙品系的产量更高，推测原因为：乙品系4号染色体缺失了部分片段，改变了原有染色质环的状态，解除了对B基因的抑制；同时不发生三甲基化修饰，RNA聚合酶恢复活性，与B基因的启动子结合，启动B基因的表达，从而表现出高产性状。 （4）传统的育种方法是将乙品系与“济麦22”杂交，F1自交后筛选抗性高产植株，再与“济麦22”杂交，经多次重复后获得稳定遗传的新品种。随着基因编辑技术的问世，科研人员根据缺失序列两端的特异性序列，即图中b、f中特异性序列，可以设计与目标序列互补的向导RNA，引导核酸内切酶结合到特定部位并进行切割，从而得到与乙品系（具有白粉病抗性且高产）相同的基因序列，且省力、省时。 5．（22-23高三上·北京大兴·期末）蚊虫分布范围广，生物量大，其中的雌蚊会叮咬人类，可传播多种传染病，须采取防控措施防止传病蚊种泛滥。研究者利用CRISPR/Cas9基因编辑系统和同源重组修复技术提高蚊虫群体中雄蚊比例。 (1)CRISPR/Cas9系统可以实现对双链DNA的精确切割，由三部分组成：crRNA、tracrRNA及Cas9蛋白，如图1。crRNA会与tracrRNA结合形成sgRNA，sgRNA通过 与目标DNA结合，引导Cas9蛋白对DNA进行切割，导致其断裂。 (2)同源重组修复是一种高保真的DNA双链断裂、修复技术，原理如图2，其过程为CRISPR/Cas9基因编辑系统切割使DNA断裂后，启动同源修复，使得染色体DNA上的靶向序列被替换成所需序列。 ①现需构建基因表达载体，请结合图2选出目的基因中必要的结构或基因 。 A．限定在体细胞内表达的启动子 B．限定在生殖细胞内表达的启动子 C．限定在受精卵内表达的启动子 D．I-Ppol基因（能够切割X染色体DNA的核酸酶基因） E.氨苄青霉素抗性基因 ②通过 技术将基因表达载体导入受精卵，该受精卵发育成 性蚊虫。Cas9蛋白将对应的靶向序列进行切割，以基因表达载体中同源序列间的DNA为模板进行修复，最终实现子代都继承相应基因，使群体中雄蚊比例升高。 (3)除利用转基因灭蚊之外，还存在寄生菌灭蚊技术，当雄蚊被沃尔巴克菌感染后，精子会被细菌产生的毒素污染。健康雌蚊的卵细胞与这些“毒精子”相遇后，产生细胞质不相容效应，导致后代无法正常发育。相对于寄生菌灭蚊，利用转基因灭蚊的优势有 （答出两点）。 (4)目前我国尚不允许释放转基因蚊虫，请解释原因 。 【答案】(1)碱基互补配对 (2) C 显微注射 雄 (3)基因可以实现子代都继承，更持久；无需其他生物的参与，起效更快 (4)有可能造成转基因扩散到自然界其他生物，导致基因污染 【分析】CRISPR/Cas9基因编辑系统类似基因工程中的限制酶，切割DNA上特定片段后插入目的基因。基因工程中一般动物细胞选择受精卵细胞进行表达。 【详解】（1）sgRNA与DNA的结合遵循碱基互补配对原则。 （2）①基因工程中一般动物细胞选择受精卵细胞进行表达，所以需要在受精卵中可以表达的启动子 A、由题意知需要在受精卵表达，不是体细胞，A错误； B、由题意知需要在受精卵表达，不是生殖细胞，B错误； C、由题意知需要在受精卵表达，C正确； D、基因由CRISPR/Cas9系统切割，无需I-Ppol基因，D错误； 故选②C。 ②导入动物细胞使用显微注射技术；由题目分析可知要提高雄蚊比例。 （3）相对于寄生菌灭蚊，利用转基因灭蚊的优势有基因可以实现子代都继承，无需代代操作更持久；无需其他生物参与，简单起效快。 （4）转基因有可能造成转基因扩散到自然界其他生物，导致基因污染。 6．（21-22高三上·北京昌平·期末）人类的血型有着复杂的决定机制，对血型的研究有利于多种疾病的预防与治疗，ABO血型是由第9号染色体上的基因决定的，其机制如下表所示。请回答问题： 血型 基因型 红细胞表面抗原 A型 或 A抗原 B型 或 B抗原 AB型 A抗原、B抗原 O型 ii 无 (1)据表可知，ABO血型的遗传遵循 定律。图1所示家庭中，推测丙个体的血型可能是 ． (2)在丙个体的红细胞悬浮液中分别加入A抗体血清、B抗体血清，均未发生凝集反应。进一步研究发现，这可能与19号染色体上基因控制的红细胞表面H抗原缺失有关。 ①研究者设计了引物 （选填图2中的字母），分别对甲、乙、丙的H抗原基因进行扩增。利用扩增产物构建重组质粒，以此转化细菌，进而提取各菌群质粒，进行PCR电泳鉴定，选择扩增阳性的质粒转染COS-7细胞，用空质粒转染作为对照（假定转染率100%）。利用 技术对COS-7细胞表面的抗原进行检测。 ②检测结果显示：转染空质粒、来自丙个体H抗原基因的重组质粒转染的COS-7细胞不表达H抗原，来自甲、乙个体H抗原基因的重组质粒转染的COS-7细胞 ，说明丙个体只含有突变基因（h）导致H抗原不能合成。 ③按照基因对性状的控制，推测H、IA、IB基因与H、A、B抗原合成的关系： H抗原前体→ (3)根据以上抗原合成机制，丙个体的基因型可能是 。 【答案】(1) 基因分离 A型或B型或AB型 (2) bd 抗原-抗体杂交 约一半不表达H抗原 (3)hhIAIA、hhIAi、hhIBi、hhIAIB 【分析】1、基因分离定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子的过程中，位于同源染色体上的等位基因随同源染色体分离而分离，分别进入不同的配子中，随配子独立遗传给后代，同时位于非同源染色体上的非等位基因进行自由组合。复等位基因也遵循基因分离定律。 2、分析题图可知，甲个体为AB型，基因型IAIB；乙个体为A型血，基因型为IAIA 或IAi，丙可能为A型或B型或AB型血。 【详解】（1）据表可知，ABO血型由IA、IB、i三个复等位基因决定，其遗传遵循基因的分离定律；甲个体为AB型，基因型IAIB，若乙个体基因型为IAIA ，则丙基因型为IAIA或IAIB，若乙个体基因型为IAi，则丙基因型为IAIA或IAIB或IAi或IBi，故丙个体的血型可能是A型或B型或AB型血。 （2）①PCR扩增时引物形成子链的延伸方向是由5'→3'，且应与模板链互补配对，一对引物应相反，故选择图中的b、d；抗原和抗体的结合具有特异性，故可利用抗原-抗体杂交技术对COS-7细胞表面的抗原进行检测。 ②若丙个体只含有突变基因（h）导致H抗原不能合成，则丙个体基因型为hh，两个h基因分别来自甲和乙个体，故来自甲、乙个体相关基因型均为Hh，则H抗原基因的重组质粒转染的COS-7细胞约一半不表达H抗原。 ③结合上述分析，H抗原可决定凝集反应，而A型血红细胞表面有A抗原，B型血红细胞表面有B抗原，红细胞表面H抗原缺失不出现凝集反应，故推测H、IA、IB基因与H、A、B抗原合成的关系为： （3）由于丙个体不含H基因，相关基因型为hh，结合（1）分析可知，丙个体基因型为为IAIA或IAIB或IAi或IBi，故丙个体的基因型可能是hhIAIA、hhIAi、hhIBi、hhIAIB。 【点睛】本题旨在考查学生理解基因分离定律的实质，学会应用分离定律解答自由组合问题，并根据子代的基因型分析作答。 7．（21-22高三上·北京昌平·期末）流感是由流感病毒引起的传染病，接种疫苗是预防流感的有效手段。科研工作者研究如何利用流感病毒血凝素（HA）基因制作mRNA疫苗。请回答问题： (1)流感病毒是RNA病毒，需要先通过 得到cDNA，再经 获取HA基因的DNA序列。 (2)为研究非编码序列UTRs（和）对基因表达的影响，研究者设计了nl、n2、n3三种UTRs，再加入增强绿色荧光蛋白（EGFP）基因和多个酶切位点，组成DNA片段M，用限制酶 分别处理M和质粒G，构建下图所示的重组质粒。 (3)将重组质粒导入细菌，大量扩增后，提取质粒，利用Xho I单酶切获得线性DNA，体外条件下加入 作为原料，合成mRNA，经处理后，与含有某种癌细胞的培养液混合一段时间后，用流式细胞仪检测分析各组EGFP阳性细胞率，结果如下图。 据结果推测，可以采用n3作为疫苗实际生产中的UTRs，理由是 ． (4)用HA基因的DNA序列替换EGFP基因，构建重组质粒，重复（3）的操作和，提取蛋白质进行电泳分离并检测。若 含量最高，则与（3）的推测相符。 (5)mRNA疫苗进入人体细胞内，其翻译产物将被呈递给不同T细胞，引起机体产生__________（选填下列字母）反应，从而达到预防流感的效果。 A．细胞免疫 B．体液免疫 【答案】(1) 逆转录/反转录 PCR (2)KpnI、HindIII (3) 四种核糖核苷酸 含有n3序列的基因转录出的mRNA在细胞中翻译效果最佳 (4)n3组的HA (5)AB 【分析】1、病毒没有细胞结构，必须寄生在宿主的活细胞内才能增殖，且病毒的寄生具有专一性。 2、基因工程的基本工具（1）“分子手术刀”--限制性核酸内切酶（限制酶）（2）“分子缝合针”--DNA连接酶（3）“分子运输车”--载体（3）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 【详解】（1）流感病毒的遗传物质是RNA，从RNA获得cDNA的过程是逆转录过程；cDNA可通过PCR技术扩增得到HA基因的DNA序列。 （2）分析题意可知，重组质粒应包含5′UTR 和 3′UTR ，且结合质粒G上片段M所包含区段可知，应用限制酶KpnI和HindIII分别处理M和质粒G。 （3）mRNA是RNA的一种，RNA的原料是4种核糖核苷酸；据图可知，与对照相比，含有n3序列的实验组相对荧光强度最高，说明对应基因转录出的mRNA在细胞中翻译效果最佳，故可以采用n3作为疫苗实际生产中的UTRs。 （4）基因指导蛋白质的合成，用HA基因的DNA序列替换EGFP基因，若n3组的HA含量最高，则与（3）的推测相符。 （5）注射流感mRNA疫苗能能够进入人体细胞内，也会存在于内环境中，所以能使人体产生细胞免疫和体液免疫，故选AB。 【点睛】本题考查了病毒的结构及生活方式，基因工程的步骤，意在考查考生分析图表，获取信息的能力，准确判断题图信息并能结合题意分析作答是解题关键。 8．（21-22高三上·北京丰台·期末）玉米是我国栽培面积最大的作物，利用杂种优势可提高产量。雄性不育技术在玉米的杂交种生产中发挥着重要作用。 (1)现有玉米雄性不育系A，与普通玉米杂交后，F1表现为可育，且F1自交后代中，可育与不育植株的比例约为3：1.据此判断，A品系的雄性不育性状由 对等位基因控制，不育性状为 性状。 (2)上述F1自交后代中很难通过种子性状筛选出雄性不育系，需要在种植后根据雄蕊发育情况进行判断。在田间拔除可育株，工作量很大。为解决这个问题，研究者进行了如下研究： ①将育性恢复基因（M）、花粉致死基因（r）和荧光蛋白基因（G）紧密连锁作为目的基因，与质粒构建成 ，为了能够连接上该目的基因，质粒上应含有 。利用 法将目的基因导入到A品系中，经筛选获得仅有1条染色体上含有目的基因的杂合子B．下图中能表示杂合子B体细胞中相关基因位置的是 。 ②将B品系自交，获得的种子中约50%为荧光种子，50%为非荧光种子。尝试解释原因。 (3)请利用B品系和优良纯种C品系，设计可用于生产的玉米杂交种的育种流程图，并从生物安全的角度说明该育种方式的优势。 【答案】(1) 一 隐性 (2) 基因表达载体 限制酶的识别序列（或答“限制酶的酶切位点”） 农杆菌转化法 C B品系产生2种花粉，50%含有花粉致死基因，花粉致死；50%中不含有花粉致死基因，花粉具有活性。B品系产生两种卵细胞，50%含有荧光蛋白基因， 50%中不含有荧光蛋白基因，均具有活性。受精后，产生2种种子，50%发出荧光，50%不发荧光。 或：右侧图解 MrGm m MrGm - - m MrG/mm 荧光（50%） mm 非荧光（50%） (3) 优势：导入MrG恢复了植物育性，但由于r基因存在，不能产生含MrG的花粉，避免基因污染 【分析】基因分离定律的实质是等位基因随同源染色体分离而分离，分别进入到不同的配子中去，产生两种类型配子比例是1：1。 杂交育种是通过杂交的方法将各品系的优良性状集中在一起，原理是基因重组。 【详解】（1）玉米雄性不育系A，与普通玉米杂交后，F1表现为可育，且F1自交后代中，可育与不育植株的比例约为3：1，符合基因分离定律，所以雄性不育性状由一对等位基因决定，由于F1全为可育，说明不育性状为隐性性状。 （2）①目的基因与质粒可以构建成基因表达载体，为了将目的基因和质粒连接，需要目的基因和质粒产生相同的黏性末端，因此质粒上应该有限制性酶切位点，经过该酶处理后形成黏性末端；将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法；将育性恢复基因（M）、花粉致死基因（r）和荧光蛋白基因（G）转入植物，获得的品系B仅有1条染色体上含有目的基因，所以对应图C。 ②品系B的基因型是MrG/---，所以可以产生的花粉有2种，50%含有花粉致死基因，花粉致死；50%中不含有花粉致死基因，花粉具有活性，只有具有活性的才能参与受精； 产生两种卵细胞，50%含有荧光蛋白基因， 50%中不含有荧光蛋白基因，均具有活性。受精后，产生2种种子，50%发出荧光，50%不发荧光。 （3）利用B品系和优良纯种C品系，设计可用于生产的玉米杂交种，可以将品系B杂交获得不育系和新品种品系B，将不育系和优良品系杂交可以获得杂交种，如图所示： 。 由于导入MrG恢复了植物育性，但由于r基因存在，不能产生含MrG的花粉，避免基因污染。 【点睛】本题涉及基因工程、杂交育种、基因分离定律的知识，需要掌握杂交育种的过程，结合（2）中的图形进行分析。 9．（21-22高三上·北京海淀·期末）非编码小RNA（PiRNA）在生殖细胞中高表达，与W蛋白结合，对动物生殖过程具有显著影响。 (1)科研人员利用黄金仓鼠进行图1所示的实验。 ①将野生型杂交，用 法将基因编辑相关的核酸片段等物质注入从雌鼠体内获得的2细胞胚胎中，使胚胎细胞中的W基因被破坏。将处理后的2细胞胚胎利用 技术转移到已受孕的白化个体子宫内，获得子代后进行筛选。 ②本实验中，科研人员从子代幼鼠中筛选得到W基因突变体的思路是 。对其筛选得到的W基因突变体进行PCR检测，以确定基因编辑是否成功。 (2)科研人员观察野生型与W基因缺失突变体的卵裂过程，结果如图2。 ①据图分析，突变体卵裂的异常表现是 。 ②为研究突变体卵裂异常的原因，科研人员进一步对野生型与突变体卵裂过程中不同长度的PiRNA含量进行测定，结果如图3。 结果显示，与野生型相比，突变体卵裂过程中，长度大于20nt的PiRNA的变化是 。 ③综合上述结果推测，突变体卵裂异常的原因可能是 。 【答案】(1) 显微注射 胚胎移植 保留子代中表现型为野生型的个体 (2) 卵裂33h后，停滞在二细胞胚胎期 均低于野生型，且9h和33h与野生型的差异较44h和52h更大 W蛋白不表达，长度大于20nt的PiRNA减少，二者结合量下降，卵裂停滞 【分析】将目的基因导入受体细胞，根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（1）将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；（2）将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；（3）将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法（Ca2+处理法）。 【详解】（1）①显微注射技术是转基因动物中采用最多，也是最为有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法，所以要将基因编辑相关的核酸片段等物质注入细胞胚胎中，用的是显微注射法；胚胎移植技术是指将雌性动物体内的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术，题干中再将注射了目的基因的2细胞胚胎移植到受孕的白化个体子宫内，这一过程就是利用胚胎移植技术。②科研人员从子代幼鼠中筛选得到W基因突变体的思路是保留子代中表现型为野生型的个体。 （2）由图2可知，与野生型相比，突变体卵裂33h后，受精卵不发育，停滞在二细胞时期。图3的结果显示，与野生型相比，突变体卵裂过程中，长度大于20nt的PiRNA的变化是均低于野生型，且9h和33h与野生型的差异较44h和52h更大。综合上述结果推测，突变体卵裂异常的原因可能是W蛋白不表达，长度大于20nt的PiRNA减少，二者结合量下降，卵裂停滞。 【点睛】本题主要考查基因工程以及胚胎工程相关知识，要求考生识记基因工程的原理、工具及操作步骤，再结合所学的知识准确答题。 10．（21-22高三上·北京房山·期末）病毒侵染植物细胞后进行增殖，植物利用基因沉默机制抑制病毒的增殖。但多数病毒自身可编码抑制子以打破植物的基因沉默防卫反应。根据基因沉默原理，科研人员获得了使黄瓜花叶病毒相关基因沉默的转基因烟草。请回答下列相关问题： (1)黄瓜花叶病毒（CMV）的遗传物质为RNA，可编码B蛋白打破植物对病毒的基因沉默。 ①提取CMV的总RNA，通过 获得cDNA，设计与 的引物，通过 扩增B基因。 ②用 酶将B基因反向接入Ti质粒，构建表达载体。利用 法将其导入受体细胞，获得T0代B基因沉默的转基因烟草植株。对T0代株系B基因进行DNA检测，电泳结果如图所示： 根据图示结果判断 个体为转（B ）基因烟草。 ③转基因烟草的抗病性检测：将 接种于T0代转基因植株，以叶片病斑的程度作为抗病参数，发现抗病植株：感病植株约为2：3。 (2)研究人员进一步检测了不同株系的病毒含量，结果如下表所示： T0代转基因烟草植株接种CMV后的Tas- ELSA检测（OD405） 株系 转基因抗病烟株 转基因感病烟株 CK+ CK- A 0．102 0．372 0．428 0．096 B 0．132 0．461 0．521 0．114 C 0．119 0．362 0．476 0．092 D 0．124 0．407 0．384 0．107 E 0．107 0．352 0．406 0．116 平均值 0．117 0．391 0．443 0．105 注： CK+：野生型接种； CK-： 野生型不接种； OD405： 光密度，代表病毒相对量。 ①依据表中数据分析， T0代植株出现抗病性状的原因 。 ②对T0代转基因抗病烟株进一步研究发现：反向导入的B基因在宿主细胞内转录合成小分子双链RNA （ dsRNA），被宿主细胞识别并启动一系列同源RNA降解程序，过程如下图所示：请分析T0代阳性植株出现抗病性状的分子机理： 。 (3)黄瓜花叶病毒（CMV ）与宿主细胞在基因表达过程中出现的“植物沉默防卫反应”与病毒“基因沉默的抑制”的现象，从进化的角度分析，体现了CMV病毒与宿主植物间的 。 【答案】(1) 逆转录 与B基因上下游碱基互补配对 PCR 限制性核酸内切酶和DNA连接 农杆菌转化法 1、2、3、4、5（或者1-5） 黄瓜花叶病毒（或CMV） (2) 降低（体内）病毒含量（或抑制病毒的增殖） T0代阳性植株的B基因转录产物dsRNA在核酶作用下降解（产生siRNA），单链siRNA与RISC复合体结合，因为siRNA能与病毒RNA碱基互补配对（B基因与病毒RNA具有同源性），RISC复合体催化病毒RNA水解，从而表现出病毒抗性（抑制病毒增殖） (3)协同进化 【分析】1.基因工程的工具：（1）限制酶：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。（2）DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。（3）运载体：常用的运载体：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。 2．基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。 (1) ①提取CMV的总RNA，为了得到该病毒的cDNA，需要通过逆转录过程获得，该过程需要用到逆转录酶，为了大量获得B基因，需要用到PCR技术，该技术中需要首先设计相关的引物，通常设计的引物需要能与B基因上下游碱基互补配对，进而通过PCR扩增B基因。 ②基因表达载体的构建是基因工程中的核心环节，需要用到用限制性核酸内切酶和DNA连接将目的基因和质粒连接起来，这里将B基因反向接入Ti质粒的过程中也需要用到DNA连接酶和限制性核酸内切酶。这里的受体细胞是烟草细胞，将目的基因导入植物细胞通常利用农杆菌转化法来实现，从而获得T0代B基因沉默的转基因烟草植株。对T0代株系B基因进行DNA检测，电泳结果如图所示，根据结果可以比对出1、2、3、4、5个体均为转（B ）基因烟草。 ③转基因烟草的抗病性检测需要将黄瓜花叶病毒（或CMV）接种于T0代转基因植株，以叶片病斑的程度作为抗病参数进行检测。 (2) ①表中数据显示 ，与转基因感病植株相比，T0代抗病植株中病毒的含量很低，据此可推测，其抗病性状的出现是由于转基因抗病植株体内的病毒增殖过程被抑制的缘故。 ②对T0代转基因抗病烟株进一步研究发现：反向导入的B基因在宿主细胞内转录合成小分子双链RNA （ dsRNA），被宿主细胞识别并启动一系列同源RNA降解程序，过根据图示的过程可以看出T0代阳性植株出现抗病性状的分子机理可描述为：T0代阳性植株的B基因转录产物dsRNA在核酶作用下被降解，进而产生了siRNA，二单链siRNA与RISC复合体结合，并与病毒RNA碱基互补配对，从而使RISC复合体催化病毒RNA水解，进而表现出病毒抗性（抑制病毒增殖）。 (3) 黄瓜花叶病毒（CMV ）与宿主细胞在基因表达过程中出现的“植物沉默防卫反应”与病毒“基因沉默的抑制”的现象，从进化的角度分析，这是CMV病毒与宿主植物间协同进化的表现。 【点睛】熟知基因工程的原理和操作要点是解答本题的关键，正确分析图示的信息是解答本题的前提，掌握协同进化的含义以及基因表达的过程是解答本题的另一关键。 11．（21-22高三上·北京西城·期末）蓝藻细胞色素C6能提高光反应中电子传递效率，SBP酶可促进卡尔文循环中C5的再生。研究人员为提高植物光合效率，尝试将C6和SBP两个基因分别导入烟草中。 (1)光合色素吸收的光能，可将H2O分解为 和H+，产生的电子传递给NADP+，转基因烟草细胞中SBP酶发挥作用的场所为 。 (2)采用 法将两个目的基因分别导入烟草细胞中，再通过 技术获得转基因植株T0代，分别记为C6和SB株系。写出利用C6和SB株系快速获得纯合双转基因C6SB株系的育种方案。（只考虑两个基因导入非同源染色体上的情况，用文字或流程图均可） (3)在温室提供一定浓度CO2的条件下，检测四种株系的相关指标，结果如下表。 组别 电子传递效率（相对值） C5再生效率(μmol·m-2·s-l） 光合效率(μmol·m-2·s-l） 野生型 0．118 121．5 24．6 C6株系 0．123 124．8 25．6 SB株系 0．130 128．7 27．0 C6SB株系 0．140 132．0 27．4 ①C6株系的电子传递效率并未高于SB株系的原因是 受限导致。 ②写出C6SB株系光合速率明显提高的原理流程图。（用文字和“→”表示） (4)研究人员还发现C6SB植株的气孔开放度小，胞间CO2浓度低。请据此推测C6SB适合推广的地域环境，并说明理由。 【答案】(1) 氧气（O2） 叶绿体基质 (2) 农杆菌转化 植物组织培养 (3) 由于C6株系的C5再生效率低于SB株系，产生的ADP和Pi、NADP+低于SB株系，限制了光反应ATP和NADPH的合成 由于C6SB株系中C6能提高光反应中电子传递效率，SBP酶可促进卡尔文循环中C5的再生→光反应产生了较多的ATP和NADPH→促进C5再生效率→产生的ADP和Pi、NADP+增多→进一步促进光反应ATP和NADPH→促进暗反应→光合效率提高。 (4)气孔开度小，可减少水分散失，防止植物过度失水而死亡，因此C6SB适合在干旱环境中推广 【分析】光合作用分为光反应和暗反应，光反应进行水光解，产生氧气和ATP、NADPH，暗反应包括CO2固定和C3还原，C3还原需要光反应产生的ATP、NADPH。 【详解】（1）光合色素吸收的光能，可将H2O分解为氧气和H+，产生的电子传递给NADP+，形成NADPH，SBP酶可促进卡尔文循环中C5的再生，因此转基因烟草细胞中SBP酶发挥作用的场所为叶绿体基质。 （2）将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法。形成的转基因细胞还需要通过植物组织培养技术培养形成转基因植株。设导入的C6基因为A基因，导入的SBP基因为B基因，则两种转基因植株分别为A0、B0，假设两个基因导入非同源染色体上，则两转基因植物的基因型可记为A000、00B0，若要快速获得纯合双转基因C6SB株系，可采用单倍体育种的方法，过程如下： （3）①光反应和暗反应相互制约，由于C6株系的C5再生效率低于SB株系，产生的ADP和Pi、NADP+低于SB株系，限制了光反应ATP和NADPH的合成，因此C6株系的电子传递效率并未高于SB株系。 ②由于C6SB株系中C6能提高光反应中电子传递效率，SBP酶可促进卡尔文循环中C5的再生→光反应产生了较多的ATP和NADPH→促进C5再生效率→产生的ADP和Pi、NADP+增多→进一步促进光反应ATP和NADPH→促进暗反应→光合效率提高。 （4）气孔开度小，可减少水分散失，防止植物过度失水而死亡，因此C6SB适合在干旱环境中推广。 【点睛】本题考查影响光合速率的因素以及基因工程的相关知识，意在考查考生应用所学知识解决实际问题的能力。 12．（22-23高三上·北京大兴·期中）高温胁迫会导致水稻严重减产。已知D1是光反应过程中的重要蛋白，为增强水稻应对高温胁迫的能力，科研人员将其叶绿体中编码D1蛋白的基因psbA转入水稻染色体DNA上，人为建立D1蛋白的补充途径，获得了产量显著提高的纯合R品系水稻。 (1)光合色素通常与D1蛋白结合形成位于类囊体膜上的光合复合体PSⅡ，用于吸收、传递和转化 。 (2)科研人员检测了野生型和R品系水稻在不同温度条件下D1蛋白的含量，结果如下图所示。 ①据图可知，高温胁迫会导致水稻细胞中 ，而转入psbA基因可以 。 ②为证明R品系水稻细胞中表达的D1蛋白能正确定位到类囊体膜上，从a～h中选择字母填入下表横线处，补充实验设计。 a．常温      b．高温             c．加入双缩脲试剂 d．加入与psbA mRNA互补的小RNA（用于干扰基因表达） e．加入胶体金标记的D1蛋白抗体 f．紫色的深浅         g．D1蛋白的含量        h．类囊体膜上胶体金的数量 组别 实验材料 温度条件 实验处理 检测指标 1 野生型水稻 加入胶体金标记的D1蛋白抗体 2 R品系水稻 高温 科研人员通过该实验证实了D1蛋白的定位正确，支持此结论的实验结果应为 。 (3)请结合光合作用的原理推测高温胁迫下R品系水稻产量提升的原因。 。 (4)从遗传育种角度分析，科研人员将psbA基因转入细胞核，而非叶绿体的优势是 。 【答案】(1)光能 (2) D1蛋白减少 增加D1蛋白的含量 b h e R品系水稻中类囊体膜上胶体金的数量显著高于野生型水稻 (3)转入psbA基因后，D1蛋白合成量增加，保证了光反应的正常进行 (4)若将该基因转入叶绿体，则属于质基因，不能再亲子代间稳定遗传，转入细胞核则可以稳定遗传 【分析】由图可知，高温胁迫导致水稻细胞中D1蛋白减少，对比野生型和R品系可知，转入psbA基因增加D1蛋白的含量。高温胁迫主要影响D1蛋白的合成，D1蛋白是光反应过程中的重要蛋白，从而影响光反应，所以R品系水稻产量提升是由于转入psbA基因后，D1蛋白合成量增加，保证了光反应的正常进行。 【详解】（1）光合色素的功能是用于吸收、传递和转化光能。 （2）①由图可知，高温胁迫导致水稻细胞中D1蛋白减少，对比野生型和R品系可知，转入psbA基因增加D1蛋白的含量。 ②由表可知，该实验的自变量是是否转入psbA基因，因变量是类囊体上D1蛋白的含量，实验目的是证明R品系水稻细胞中表达的D1蛋白能正确定位到类囊体膜上，实验过程中应控制变量单一，故表中温度条件为b高温条件，实验处理为e加入胶体金标记的D1蛋白抗体，检测指标为h类囊体膜上胶体金的数量。若R品系水稻中类囊体膜上胶体金的数量显著高于野生型水稻，说明定位正确。 （3）由题意可知，高温胁迫主要影响D1蛋白的合成，D1蛋白是光反应过程中的重要蛋白，从而影响光反应，所以R品系水稻产量提升是由于转入psbA基因后，D1蛋白合成量增加，保证了光反应的正常进行。 （4）若将该基因转入叶绿体，则属于质基因，不能再亲子代间稳定遗传，转入细胞核则可以稳定遗传，所以科研人员将该基因转入细胞核。 13．（21-22高三上·北京石景山·期末）小麦是全球广泛种植的农作物之一。随着土壤盐渍化越来越严重，普通小麦产量下降。为培育耐盐小麦新品种，我国科研工作者开展以下研究。 (1)长穗偃麦草具有良好的耐盐特性，但小麦与其存在 ，无法通过杂交育种培育耐盐品种。 (2)科研人员通过不对称体细胞杂交，解决了上述难题。不对称体细胞杂交是诱导植物细胞融合前，用一定剂量的紫外线照射供体细胞，可导致融合后供体染色质片段化，并大量消失，少量染色质片段可插入到受体细胞染色质中。本实验中供体细胞应选择 ，得到的耐盐植株经 ，可获得纯合耐盐小麦A品系。 (3)将A品系与普通小麦B品系杂交产生F1，F1自交，F2中耐盐个体349株，不耐盐个体113株，说明 。 (4)SSR是DNA中的简单重复序列，不同品系小麦同一位点SSR重复次数不同，但可被相同的引物扩增，常被用于基因定位。 ①A品系与B品系5号染色体上的SSR位点分别用SSRA和SSRB表示。对（3）中双亲5号染色体的SSR序列扩增后，进行电泳，结果如下图所示。若耐盐基因位于5号染色体上，请在图中画出F2中耐盐个体理论上应该出现的电泳结果。 ②最终实验发现，F2耐盐个体电泳结果大多数符合预期，但少数为SSRB/SSRB，推测其最可能的原因。 【答案】(1)生殖隔离 (2) 长穗偃麦草 多代自交 (3)A品系耐盐的性状由一对等位基因控制，且耐盐为显性性状 (4) 由于耐盐基因与SSRA标记在一对同源染色体上；F1在减数分裂过程中四分体/同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换，导致产生少量同时含有耐盐基因和SSRB的重组型配子；该配子两两结合或与其他含SSRB的配子结合，F2中出现耐盐且SSR组合为SSRB/SSRB 【分析】1、植物体细胞杂交是指将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。 2、电泳图分析：A品系与B品系为纯合子，两者自交获得杂合耐盐F1，F2出现了耐盐个体纯合和杂合比例为2:1。 【详解】（1）长穗偃麦草和小麦是两个不同的物种，存在着生殖隔离，无法通过杂交育种培育耐盐品种。 （2）要获得耐盐小麦A品系，小麦的遗传物质不能丢失，但要获得耐盐性，依照题意可知，供体细胞在细胞融合前进行紫外线照射，融合后供体染色质片段化，并大量消失，少量染色质片段可插入到受体细胞染色质中，因此供体细胞应该选择长穗偃麦草，得到的耐盐植株经过多代自交，就可以获得纯合耐盐小麦A品系。 （3）依照题意可知，F1自交，F2出现了耐盐个体和不耐盐个体，说明出现了性状分离，且耐盐个体349株：不耐盐个体113株约为3：1，可得出F1为杂合子，而且A品系耐盐的性状由一对等位基因控制，且耐盐为显性性状。 （4）①由（3）中可知，耐盐为显性性状，双亲A品系与普通小麦B为纯合子，所以F2中耐盐的个体中含有SSRA/SSRA和SSRA/SSRB，因此F2中耐盐个体理论上应该出现的电泳结果： ②实验结果中，F2耐盐个体电泳结果大多数符合预期，但少数为SSRB/SSRB，可能是由于耐盐基因位于5号染色体上，耐盐基因与SSRA在一对同源染色体上，在减数分裂过程中F1的同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换，产生少量同时含有耐盐基因和SSRB的重组型配子，该配子两两结合或与其他含SSRB的配子结合，所以在F2中出现耐盐且SSR组合为SSRB/SSRB。 【点睛】本题考查植物体细胞杂交技术、基因分离定律的应用和SSR等相关知识，要求学生在分析题干信息和题图时，能准确的获得有用信息，并结合所学知识准确答题。 14．（21-22高三上·北京朝阳·期末）亚洲棉的光籽（无短绒）和毛籽（有短绒）是一对相对性状，为探究棉绒的遗传规律并揭示其发育的分子机制，研究者进行了系列实验。 (1)利用表型为光籽的不同突变体与野生型毛籽棉进行杂交，统计F1自交结果如下表： 组别 亲本 F2表型及比例 ① 突变体甲×毛籽棉 光籽∶毛籽＝3∶1 ② 突变体乙×毛籽棉 光籽∶毛籽＝13∶3 ③ 突变体丙×毛籽棉 光籽∶毛籽＝9∶7 据表可知，突变体甲光籽性状的遗传遵循 定律；②组F2光籽棉中的纯合子所占比例为 ；推测③组F1测交后代表型及比例为 。综合三组杂交实验结果，表明 之间并非简单的一一对应关系。 (2)研究发现，8号染色体的～880kb至～903kb区间与突变体甲的光籽表型相关。根据野生型毛籽棉的该区间设计连续的重叠引物，提取突变体甲和野生型的 进行PCR，产物扩增结果如下图。 据图可知分子量较大的扩增产物与点样处的距离较 （选择“大”或“小”填写），推测8号染色体上第 对引物对应的区间（简称M） 是突变体甲光籽出现的根本原因。 (3)研究者对杂交组合①的F2进行扩增，证实甲的光籽表型与区间M密切相关。得出此结论的扩增结果应该是 。 (4)研究者从野生型和突变体甲中克隆出区间M后，运用基因工程技术分别导入棉花原生质体，检测基因表达水平，结果如下图。 内参基因REN是为了排除转化效率不同对实验结果的干扰，因此图中LUC/REN用来衡量 的表达水平。实验结果说明突变体甲的区间M促进下游基因的表达，且其作用的发挥与区间M的 有关。 (5)基因GaFZ的表达会影响棉花短绒的发育，检测发现突变体甲GaFZ蛋白结构与野生型一致。综合上述研究推测突变体甲光籽表型出现的原因是 。 【答案】(1) 基因的分离 3/13 光籽：毛籽=1:3 基因与性状 (2) 8号染色体的DNA 小 6 基因突变 (3)毛籽性状的扩增结果与野生型相同，光籽性状的扩增结果与野生型有区别 (4) LUC 长度和方向 (5)突变体甲区间M突变后，促进了下游基因，如GaFZ基因的表达，进而影响了棉花短绒的发育，导致出现了光籽性状 【分析】根据组①子二代的分离比为3:1可知，该性状至少涉及一对等位基因；根据组②F2的分离比为13:3可知，该性状至少涉及两对等位基因。 【详解】（1）根据组①子二代的分离比为3:1可知，突变体甲光籽性状的遗传，遵循基因的分离定律。组②F2的分离比为13:3，为9:3:3:1的变式可知，光籽中纯合子有三份，一份为显性纯合子，其余两份为单显纯合子，故其中纯合子的比例为3/13。根据组③子二代中光籽：毛籽=9:7可知，除了双显性为光籽外，其余单显的和双隐性均为毛籽，且F1为双杂合，测交后代中，光籽：毛籽=1:3。根据三组杂交结果可知，基因与性状之间并非简单的一一对应的关系。 （2）由于8号染色体的～880kb至～903kb区间与突变体甲的光籽表型相关，故应该提取突变体甲和野生型的8号染色体上的DNA进行扩增。由图可知，分子量较大的扩增产物迁移速率慢，与点样处的距离较小。根据野生型和突变体甲经引物6扩增的产物不同可知，8号染色体上的第6对引物对应的区间基因突变是甲光籽性状出现的根本原因。 （3）若对杂交组合①的F2进行扩增，其中的毛籽性状扩增产物与野生型相同，光籽性状的扩增产物的区间M与野生型有区别，则可以证实甲的光籽表型与区间M密切相关。 （4）实验结果说明突变体甲的区间M促进下游基因的表达，根据柱形图可知，空载体、野生型和突变体甲的LUC/REN不同，说明LUC/REN可以用来衡量LUC的表达水平。区间M的长度和方向不同，LUC/REN的比值不同，说明M可以促进下游基因的表达，其作用的发挥与区间M的长度和方向有关。 （5）根据组①子二代的分离比为3:1可知，光籽为显性性状，“基因GaFZ的表达会影响棉花短绒的发育，检测发现突变体甲GaFZ蛋白结构与野生型一致”，说明GaFZ蛋白基因可能不在区段M，突变体甲区间M突变后，促进了下游基因，如GaFZ基因的表达，进而影响了棉花短绒的发育，导致出现了光籽性状。 【点睛】解答本题的关键是分析每组数据给出的信息，再进行分析和解答。 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ · 专题18 基因工程 · 考点01 基因工程的基本工具 1．（22-23高三上·北京昌平·期末）为探究海鲷催乳素启动子（psbPRL）的关键功能位点，将启动子区域序列进行分段截短，分别构建含荧光素酶基因的重组质粒，检测启动子的启动能力，结果如下图。下列叙述错误的是（    ） A．将启动子序列插入荧光素酶基因的上游 B．用限制酶和DNA连接酶构建重组质粒 C．荧光值越高代表启动子的启动能力越强 D．150-700bp之间具有提高启动能力的序列 2．（22-23高三上·北京·阶段练习）团头鲂又名武昌鱼，肉质鲜美，属于鲤科鱼类，是我国主要的淡水鱼之一，但团头鲂肌间刺较多，给食用带来不便。我国科学家敲除了与肌间刺发育密切相关的Runx2b基因，获得了第一代杂合体（F0代）少刺鱼，经过雌雄交配繁育出完全没有肌间刺的F1代无刺鱼，从而解决了“卡嗓子”问题。下列相关叙述不正确的是（    ） A．无刺鱼的培育过程属于分子水平的育种 B．Runx2b基因突变的个体无法完成胚胎发育 C．需检测无刺鱼在其它性状上是否发生改变 D．该技术可推广到其它鲤科鱼类的无刺培育上 3．（21-22高三上·北京石景山·期末）下列相关实验的叙述中，正确的是（　　） A．向发芽的小麦种子研磨液中加入斐林试剂，即出现砖红色沉淀 B．观察质壁分离的实验中，滴加0.3g/mL蔗糖溶液后，细胞吸水能力降低 C．探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的专一性时，不能用碘液进行鉴定 D．可以从新鲜猪血、菜花等动植物材料中粗提取出DNA 4．（21-22高三上·北京房山·期末）真核生物基因的遗传信息从DNA转移到RNA上之后，需要剪接体对有效遗传信息进行“剪断”与重新“拼接”。下图是S基因的表达过程，对其描述错误的是（    ） A．过程①需要的原料是核糖核苷酸，需要RNA聚合酶参与 B．剪接体作用于过程②，有磷酸二酯键的断裂和形成，需要DNA连接酶参与 C．过程③中一条mRNA链可以结合多个核糖体以提高蛋白质的合成速率 D．过程④分解异常mRNA以阻止异常蛋白质合成，利于维持细胞的相对稳定 考点02 基因工程的基本操作程序 5．（21-22高三上·北京西城·期末）噬菌体展示技术（如下图）可将某些蛋白质呈递至噬菌体表面，便于对目标蛋白进行筛选、鉴定。以下对该技术的分析错误的是（　　） A．建立噬菌体展示库需限制性核酸内切酶和DNA连接酶 B．可利用抗原抗体杂交技术筛选目标蛋白 C．用含有碳源、氮源等营养物质的液体培养基扩大培养噬菌体 D．该技术可用于获得与抗原亲和力更强的抗体及其基因 6．（21-22高三上·北京朝阳·期末）转基因抗虫棉在我国的种植面积已占全国棉花种植面积的90%。研究者利用PCR技术检测杂草中有无转基因成分，得到如下图所示结果。相关分析不正确的是（    ） A．空白实验是未加入DNA模板得到的电泳结果 B．推测棉田杂草6、7与抗虫棉的亲缘关系较近 C．结果说明校园杂草与棉田杂草之间一定存在生殖隔离 D．转基因成分进入杂草体内可能会引发生态问题 7．（21-22高三上·北京石景山·期末）菊花是一种常见的观赏花卉，易感桃蚜。桃蚜不但直接影响菊花生长，还是多种病毒的传播媒介。雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长。某科研团队利用农杆菌转化法获得了转基因菊花。下列有关叙述不正确的是（　　） A．受体细胞可以选择菊花叶片细胞或桃蚜细胞 B．需将含GNA的片段插入到Ti质粒的T-DNA上 C．需经过植物组织培养过程获得转基因菊花 D．可通过接种桃蚜对转基因菊花进行抗性鉴定 8．（21-22高三上·北京海淀·期末）乳酸乙酯是白酒中重要的呈香物质，由乳酸脱氢酶催化产生，影响白酒品质和风格。科研人员将酿酒酵母质粒上的丙酮酸脱氢酶基因（PD）替换为植物乳杆菌中的乳酸脱氢酶基因（L-PG），可获得乳酸乙酯高产菌株，该过程如下图所示。下列关于该过程的分析不合理的是（    ） A．转入的L-PG基因表达产物不能影响酿酒酵母活性 B．可以利用PCR技术筛选含有L-PG基因的受体细胞 C．通过同源重组实现酵母菌的PD基因被替换为L-PG基因 D．标记基因Ampr可检测是否成功构建乳酸乙酯高产菌株 9．（22-23高三上·北京昌平·期末）科研人员在常规PCR基础上发展出同时检测多种病原体的多重PCR技术，检测原理（a、b）及结果（c）如下图。下列叙述错误的是（    ） A．需要针对不同病原体设计特异性引物和荧光探针 B．图中b是PCR反应的复性过程 C．多重PCR同时完成对4种病原体的检测 D．由结果推测该检测样品中有A病原体的核酸 10．（2021·上海崇明·二模）很多人认为“番茄没有小时候的味道了”，这是由于人们在选育番茄时更注重品相而忽略了风味所致。与番茄风味相关的基因t可在90%以上的野生番茄中检测到，但仅有不到7%的栽培番茄含有此基因。从进化的角度来看，人工选育番茄（    ） A．加快了新物种的形成 B．扩大了番茄的基因库 C．定向改变了番茄的进化方向 D．为番茄进化提供了原材料 11．（22-23高三上·北京东城·期末）人凝血酶Ⅲ是一种分泌蛋白，可预防和治疗急慢性血栓。重组人凝血酶Ⅲ是世界上首个上市的动物乳腺生物反应器生产的重组蛋白药物。下列相关叙述错误的是（    ） A．可从人细胞中提取RNA后利用逆转录PCR技术获取目的基因 B．目的基因的上游需连接在乳腺细胞中特异表达基因的启动子 C．用显微注射技术将表达载体导入乳腺细胞来获得转基因动物 D．若用大肠杆菌作为受体细胞难以获得活性高的人凝血酶Ⅲ 考点03 基因工程的应用 12．（21-22高三上·北京房山·期末）我国科学家培育的抗虫棉、长绒棉提高了新疆棉花的产量和品质，增加了棉农的收入。下列说法错误的是（    ） A．棉纤维的主要成分纤维素属于多糖 B．种植抗虫棉可诱导棉铃虫抗性基因突变并提高突变频率 C．新疆昼夜温差大利于棉花生长过程中光合产物的积累 D．抗虫棉大面积种植区最好配套种植一定 量的非抗虫棉花 13．（22-23高三上·北京大兴·期末）下列有关物质分离和鉴定技术叙述错误的是（    ） A．加入适量的CaCO3有助于研磨充分，便于提取菠菜叶中的色素 B．在水浴加热条件下，利用斐林试剂鉴定梨匀浆中是否含有还原糖 C．在常温条件下，利用双缩脲试剂检测某花生奶中是否含有蛋白质 D．利用DNA不溶于冷酒精的特点初步提取花椰菜细胞中的DNA 14．（21-22高三上·北京海淀·期末）下列实验需要利用光学显微镜进行观察或统计的是（    ） A．计数平板上尿素分解菌的菌落数量 B．利用二苯胺鉴定DNA的粗提物 C．用血细胞计数板计数培养液中酵母菌种群数量 D．观察菊花外植体的生长状况 15．（21-22高三上·北京西城·期末）下列实验目的不能实现的是（    ） A．利用双缩脲试剂检测蛋白质是否变性 B．利用PCR技术快速检测新冠病毒感染 C．利用酵母菌和醋酸菌进行果醋发酵 D．利用核移植和胚胎移植繁育良种家畜 16．（23-24高三上·北京石景山·期末）快速发展的生物技术与人类生产生活的关系越来越密切。下列说法不正确的是（    ） A．利用发酵工程可大量获得用作饲料的微生物菌体或蛋白质 B．利用马铃薯茎尖进行组织培养获得的脱毒马铃薯能提高产量 C．蛋白质工程可对蛋白质结构直接改造以满足生产生活需求 D．利用胚胎分割与胚胎移植技术可促进优良动物品种的繁殖 1．（23-24高三上·北京房山·期末）某种嗜热菌株具有能在高温环境下增殖，产生高价值的化学产物（如核黄素）等优势，但该菌株存在稳定性较差，产量低等不足，科研人员对其进行基因改造。 (1)嗜热菌不具有 ，属于原核微生物，可在高温环境（>50℃）生活。以葡萄糖、木糖、低聚糖等作为其广泛的 ，营养需求低，便于培养。 (2)CRISPR/Cas9是细菌和古细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免疫防御系统，可用来对抗入侵的病毒及外源DNA（如质粒等）。现被科研人员改造后成为一种编辑基因的工具，主要原理是：利用向导RNA根据 原则识别目标DNA，在Cas9酶的作用下使 键断裂，改变目标DNA的碱基序列，达到编辑目标基因的目的（如图所示）。 由于Cas9酶不耐高温，因此传统的基因编辑工具不适用于嗜热菌。 (3)嗜热菌的细胞内有与CRISPR/Cas9功能相似的I-BCRISPR-Cas蛋白复合物,科研人员用以下材料制备耐高温的I-B-CRISPR-Cas基因编辑工具，制备和检测过程如下： ①改造I-B-CRISPR-Cas基因组：科研人员将荧光蛋白基因（作为报告基因）插入嗜热菌的I-BCRISPR-Cas基因组中，构成Y1菌； ②导入向导RNA：科研人员将能够转录形成不同长度的向导RNA的质粒转入Y1菌内 ③添加木糖：培养基中的木糖被Y1菌利用后，可诱导向导RNA的合成，检测荧光强度，结果如图所示。 请完善制备最优I-BCRISPR-Cas的技术路线： →连接到表达载体→转入嗜热菌→筛选获得Y1菌→ →接种到含木糖的培养基，筛选 组为最佳I-B-CRISPR-Cas工具。 (4)合成生物学又称为细胞工厂，是指利用多种生物技术让细胞来完成预先设想的各种任务。该嗜热菌在I-BCRUSPR-Cas工具的编辑下，所产生的核黄素达到了工业生产的要求，请从物质与能量的角度分析该高温细胞工厂相较于常温细胞工厂的优势 。（写出一点即可） 2．（23-24高三上·北京海淀·期末）为提高基因编辑的精准性，减少脱靶，科研人员尝试对基因编辑系统进行改造。 (1)CRISPR-Cas9是被普遍应用的基因编辑系统，由人工设计的sgRNA靶向目标基因，Cas9蛋白在sgRNA引导下切割目标基因的双链DNA，使其断裂，促使细胞启动自然的DNA修复过程，断口处可能产生碱基错配，从而使目标基因产生突变或缺失等。Cas9蛋白与sgRNA所形成的复合物的功能与基因操作工具中 的功能类似，但长期存在于细胞核中的Cas9蛋白也可能产生对非目标DNA的切割，从而造成脱靶。 (2)热纤梭菌中Co和Do蛋白能以高亲和力相互作用，形成复合物。科研人员将Cas9蛋白的N端和C端两个片段分别与Co和Do蛋白融合，构建Cas9（N）-Co复合物和Cas9（C）-Do复合物，这两个复合物在细胞中相遇时，Cas9可恢复全酶活性。科研人员构建图1所示的表达载体，导入受体细胞。 启动子1为远红光诱导型启动子，启动子2为持续表达启动子。据此分析，在没有远红光照射时，受体细胞中Cas9（N）、Cas9（C）和Cas9蛋白的存在状态及位置是 。与持续表达Cas9全酶相比，上述方法的优势是 。 (3)为检测上述基因编辑系统治疗肿瘤的效果，科研人员在小鼠皮下移植肿瘤制作荷瘤小鼠。将构建好的上述载体注射到荷瘤小鼠的肿瘤部位，实验组一段时间内定期用远红光照射荷瘤小鼠。 ①检测本系统对目标基因PLK（一种肿瘤标志基因，可促进细胞分裂）的编辑效果。实验过程如下：提取不同组别小鼠肿瘤细胞的DNA，PCR扩增PLK基因片段，所得PCR产物热变性后降温复性。用T酶（可识别含错配碱基的DNA并在错配处切割）酶切复性后的PCR产物，电泳检测结果如图2所示。 据图2核酸电泳分离的DNA分子大小可知此系统对目标基因进行了编辑，理由是 。 ②实验组小鼠的肿瘤明显小于对照组，分析原因是 。 (4)科研人员希望利用本编辑系统对多个基因在不同时间进行可控编辑，思路是 。 3．（23-24高三上·北京大兴·期末）影响小鼠内耳形态的基因A突变会导致遗传性耳聋，研究人员尝试进行基因治疗。 (1)CRISPR/Cas9基因编辑系统由sgRNA及Cas9蛋白组成。图1所示，sgRNA与目标DNA结合，引导Cas9蛋白切割靶序列的双链DNA，导致 键断裂。    (2)同源重组是指在DNA断裂的情况下，含有同源区段的DNA之间发生的重组。科研人员尝试利用同源重组原理对耳聋小鼠进行基因治疗。                              ①利用 技术扩增野生型小鼠的基因A，再用图2中的限制酶 切割基因A与腺病毒载体形成黏性末端，最后利用 酶进行拼接，构建腺病毒表达载体。科研人员尝试利用该载体与耳聋小鼠的DNA进行同源重组，效果不佳。   ②在上述基础上，科研人员又将sgRNA基因、Cas9基因接入了腺病毒表达载体（见图3），同时引入sgRNA的识别序列，目的是 。图3所示的腺病毒表达载体还需要哪些必要的结构或基因 （多选）。 A．启动子和终止子                     B．RNA聚合酶基因       C．标记基因 D．起始密码子和终止密码子             E．反密码子             F．复制原点    (3)将腺病毒表达载体注入耳聋小鼠的单侧耳组织细胞。为评估该治疗方案的效果，研究人员使用同一只小鼠的非注射耳作为对照，而不是另一只没有注射腺病毒表达载体的小鼠，好处是可以排除 对实验结果的影响。 (4)进一步研究结果表明该方案可以有效纠正小鼠的突变基因，从而治疗小鼠的遗传性耳聋。人体内基因A突变也会导致遗传性耳聋，欲将该方案用于临床治疗，从安全性角度还应关注 。 4．（22-23高三上·北京石景山·期末）白粉病是影响小麦产量的主要病害之一，会造成小麦减产。 (1)将一段DNA插入白粉病敏感植株，导致相关基因突变，自交后，子代有的对白粉病敏感，有的具有抗性（甲品系），且抗性植株约占1/4。抗性和敏感这一对相对性状的遗传遵循孟德尔的 定律。将子代中的敏感型植株自交，有些植株的后代中约1/4具有抗性，这些植株所占比例约为 。 (2)甲品系表现出白粉病抗性的同时，也出现了产量下降等负面表型。在对甲品系群体深入研究时，发现了一个新型突变株乙，既具有白粉菌抗性，同时产量完全正常。将乙突变株中的B基因敲除，植株产量下降，而白粉病抗性没有受到影响，结果表明 。 (3)甲品系与乙品系均存在B基因，但性状不同。研究者研究甲、乙品系的全基因序列，发现乙品系B基因下游存在一个304kb的缺失，导致甲、乙品系的染色体结构不同，如下图： 注：图中字母表示染色体上的不同片段，a为B基因的启动子。H3K27me3表示染色体上组蛋白发生的三甲基化修饰，会使RNA聚合酶Ⅱ失活。 由于染色体不同片段的DNA碱基序列 ，会在染色体上形成染色质环，进而影响相关基因的表达。综合上述研究，请推测乙品系高产的机制 。 (4)为将乙品系的抗性和高产性状引入我国传统小麦品种“济麦22”，传统的育种过程是将乙品系与“济麦22”杂交，F1自交后筛选抗性高产植株，再与 杂交。多次重复后才获得稳定遗传的新品种，这种方法费力、费时。随着基因编辑技术的问世，科研人员首先获得了具白粉病抗性的“济麦22”，再根据 设计与目标序列互补的向导RNA，引导核酸内切酶结合到特定部位并进行切割，在B基因下游实现了与（3）中相同的缺失。仅几个月就成功获得了具有白粉病抗性且高产的小麦品种。 5．（22-23高三上·北京大兴·期末）蚊虫分布范围广，生物量大，其中的雌蚊会叮咬人类，可传播多种传染病，须采取防控措施防止传病蚊种泛滥。研究者利用CRISPR/Cas9基因编辑系统和同源重组修复技术提高蚊虫群体中雄蚊比例。 (1)CRISPR/Cas9系统可以实现对双链DNA的精确切割，由三部分组成：crRNA、tracrRNA及Cas9蛋白，如图1。crRNA会与tracrRNA结合形成sgRNA，sgRNA通过 与目标DNA结合，引导Cas9蛋白对DNA进行切割，导致其断裂。 (2)同源重组修复是一种高保真的DNA双链断裂、修复技术，原理如图2，其过程为CRISPR/Cas9基因编辑系统切割使DNA断裂后，启动同源修复，使得染色体DNA上的靶向序列被替换成所需序列。 ①现需构建基因表达载体，请结合图2选出目的基因中必要的结构或基因 。 A．限定在体细胞内表达的启动子 B．限定在生殖细胞内表达的启动子 C．限定在受精卵内表达的启动子 D．I-Ppol基因（能够切割X染色体DNA的核酸酶基因） E.氨苄青霉素抗性基因 ②通过 技术将基因表达载体导入受精卵，该受精卵发育成 性蚊虫。Cas9蛋白将对应的靶向序列进行切割，以基因表达载体中同源序列间的DNA为模板进行修复，最终实现子代都继承相应基因，使群体中雄蚊比例升高。 (3)除利用转基因灭蚊之外，还存在寄生菌灭蚊技术，当雄蚊被沃尔巴克菌感染后，精子会被细菌产生的毒素污染。健康雌蚊的卵细胞与这些“毒精子”相遇后，产生细胞质不相容效应，导致后代无法正常发育。相对于寄生菌灭蚊，利用转基因灭蚊的优势有 （答出两点）。 (4)目前我国尚不允许释放转基因蚊虫，请解释原因 。 6．（21-22高三上·北京昌平·期末）人类的血型有着复杂的决定机制，对血型的研究有利于多种疾病的预防与治疗，ABO血型是由第9号染色体上的基因决定的，其机制如下表所示。请回答问题： 血型 基因型 红细胞表面抗原 A型 或 A抗原 B型 或 B抗原 AB型 A抗原、B抗原 O型 ii 无 (1)据表可知，ABO血型的遗传遵循 定律。图1所示家庭中，推测丙个体的血型可能是 ． (2)在丙个体的红细胞悬浮液中分别加入A抗体血清、B抗体血清，均未发生凝集反应。进一步研究发现，这可能与19号染色体上基因控制的红细胞表面H抗原缺失有关。 ①研究者设计了引物 （选填图2中的字母），分别对甲、乙、丙的H抗原基因进行扩增。利用扩增产物构建重组质粒，以此转化细菌，进而提取各菌群质粒，进行PCR电泳鉴定，选择扩增阳性的质粒转染COS-7细胞，用空质粒转染作为对照（假定转染率100%）。利用 技术对COS-7细胞表面的抗原进行检测。 ②检测结果显示：转染空质粒、来自丙个体H抗原基因的重组质粒转染的COS-7细胞不表达H抗原，来自甲、乙个体H抗原基因的重组质粒转染的COS-7细胞 ，说明丙个体只含有突变基因（h）导致H抗原不能合成。 ③按照基因对性状的控制，推测H、IA、IB基因与H、A、B抗原合成的关系： H抗原前体→ (3)根据以上抗原合成机制，丙个体的基因型可能是 。 7．（21-22高三上·北京昌平·期末）流感是由流感病毒引起的传染病，接种疫苗是预防流感的有效手段。科研工作者研究如何利用流感病毒血凝素（HA）基因制作mRNA疫苗。请回答问题： (1)流感病毒是RNA病毒，需要先通过 得到cDNA，再经 获取HA基因的DNA序列。 (2)为研究非编码序列UTRs（和）对基因表达的影响，研究者设计了nl、n2、n3三种UTRs，再加入增强绿色荧光蛋白（EGFP）基因和多个酶切位点，组成DNA片段M，用限制酶 分别处理M和质粒G，构建下图所示的重组质粒。 (3)将重组质粒导入细菌，大量扩增后，提取质粒，利用Xho I单酶切获得线性DNA，体外条件下加入 作为原料，合成mRNA，经处理后，与含有某种癌细胞的培养液混合一段时间后，用流式细胞仪检测分析各组EGFP阳性细胞率，结果如下图。 据结果推测，可以采用n3作为疫苗实际生产中的UTRs，理由是 ． (4)用HA基因的DNA序列替换EGFP基因，构建重组质粒，重复（3）的操作和，提取蛋白质进行电泳分离并检测。若 含量最高，则与（3）的推测相符。 (5)mRNA疫苗进入人体细胞内，其翻译产物将被呈递给不同T细胞，引起机体产生__________（选填下列字母）反应，从而达到预防流感的效果。 A．细胞免疫 B．体液免疫 8．（21-22高三上·北京丰台·期末）玉米是我国栽培面积最大的作物，利用杂种优势可提高产量。雄性不育技术在玉米的杂交种生产中发挥着重要作用。 (1)现有玉米雄性不育系A，与普通玉米杂交后，F1表现为可育，且F1自交后代中，可育与不育植株的比例约为3：1.据此判断，A品系的雄性不育性状由 对等位基因控制，不育性状为 性状。 (2)上述F1自交后代中很难通过种子性状筛选出雄性不育系，需要在种植后根据雄蕊发育情况进行判断。在田间拔除可育株，工作量很大。为解决这个问题，研究者进行了如下研究： ①将育性恢复基因（M）、花粉致死基因（r）和荧光蛋白基因（G）紧密连锁作为目的基因，与质粒构建成 ，为了能够连接上该目的基因，质粒上应含有 。利用 法将目的基因导入到A品系中，经筛选获得仅有1条染色体上含有目的基因的杂合子B．下图中能表示杂合子B体细胞中相关基因位置的是 。 ②将B品系自交，获得的种子中约50%为荧光种子，50%为非荧光种子。尝试解释原因。 (3)请利用B品系和优良纯种C品系，设计可用于生产的玉米杂交种的育种流程图，并从生物安全的角度说明该育种方式的优势。 9．（21-22高三上·北京海淀·期末）非编码小RNA（PiRNA）在生殖细胞中高表达，与W蛋白结合，对动物生殖过程具有显著影响。 (1)科研人员利用黄金仓鼠进行图1所示的实验。 ①将野生型杂交，用 法将基因编辑相关的核酸片段等物质注入从雌鼠体内获得的2细胞胚胎中，使胚胎细胞中的W基因被破坏。将处理后的2细胞胚胎利用 技术转移到已受孕的白化个体子宫内，获得子代后进行筛选。 ②本实验中，科研人员从子代幼鼠中筛选得到W基因突变体的思路是 。对其筛选得到的W基因突变体进行PCR检测，以确定基因编辑是否成功。 (2)科研人员观察野生型与W基因缺失突变体的卵裂过程，结果如图2。 ①据图分析，突变体卵裂的异常表现是 。 ②为研究突变体卵裂异常的原因，科研人员进一步对野生型与突变体卵裂过程中不同长度的PiRNA含量进行测定，结果如图3。 结果显示，与野生型相比，突变体卵裂过程中，长度大于20nt的PiRNA的变化是 。 ③综合上述结果推测，突变体卵裂异常的原因可能是 。 10．（21-22高三上·北京房山·期末）病毒侵染植物细胞后进行增殖，植物利用基因沉默机制抑制病毒的增殖。但多数病毒自身可编码抑制子以打破植物的基因沉默防卫反应。根据基因沉默原理，科研人员获得了使黄瓜花叶病毒相关基因沉默的转基因烟草。请回答下列相关问题： (1)黄瓜花叶病毒（CMV）的遗传物质为RNA，可编码B蛋白打破植物对病毒的基因沉默。 ①提取CMV的总RNA，通过 获得cDNA，设计与 的引物，通过 扩增B基因。 ②用 酶将B基因反向接入Ti质粒，构建表达载体。利用 法将其导入受体细胞，获得T0代B基因沉默的转基因烟草植株。对T0代株系B基因进行DNA检测，电泳结果如图所示： 根据图示结果判断 个体为转（B ）基因烟草。 ③转基因烟草的抗病性检测：将 接种于T0代转基因植株，以叶片病斑的程度作为抗病参数，发现抗病植株：感病植株约为2：3。 (2)研究人员进一步检测了不同株系的病毒含量，结果如下表所示： T0代转基因烟草植株接种CMV后的Tas- ELSA检测（OD405） 株系 转基因抗病烟株 转基因感病烟株 CK+ CK- A 0．102 0．372 0．428 0．096 B 0．132 0．461 0．521 0．114 C 0．119 0．362 0．476 0．092 D 0．124 0．407 0．384 0．107 E 0．107 0．352 0．406 0．116 平均值 0．117 0．391 0．443 0．105 注： CK+：野生型接种； CK-： 野生型不接种； OD405： 光密度，代表病毒相对量。 ①依据表中数据分析， T0代植株出现抗病性状的原因 。 ②对T0代转基因抗病烟株进一步研究发现：反向导入的B基因在宿主细胞内转录合成小分子双链RNA （ dsRNA），被宿主细胞识别并启动一系列同源RNA降解程序，过程如下图所示：请分析T0代阳性植株出现抗病性状的分子机理： 。 (3)黄瓜花叶病毒（CMV ）与宿主细胞在基因表达过程中出现的“植物沉默防卫反应”与病毒“基因沉默的抑制”的现象，从进化的角度分析，体现了CMV病毒与宿主植物间的 。 11．（21-22高三上·北京西城·期末）蓝藻细胞色素C6能提高光反应中电子传递效率，SBP酶可促进卡尔文循环中C5的再生。研究人员为提高植物光合效率，尝试将C6和SBP两个基因分别导入烟草中。 (1)光合色素吸收的光能，可将H2O分解为 和H+，产生的电子传递给NADP+，转基因烟草细胞中SBP酶发挥作用的场所为 。 (2)采用 法将两个目的基因分别导入烟草细胞中，再通过 技术获得转基因植株T0代，分别记为C6和SB株系。写出利用C6和SB株系快速获得纯合双转基因C6SB株系的育种方案。（只考虑两个基因导入非同源染色体上的情况，用文字或流程图均可） (3)在温室提供一定浓度CO2的条件下，检测四种株系的相关指标，结果如下表。 组别 电子传递效率（相对值） C5再生效率(μmol·m-2·s-l） 光合效率(μmol·m-2·s-l） 野生型 0．118 121．5 24．6 C6株系 0．123 124．8 25．6 SB株系 0．130 128．7 27．0 C6SB株系 0．140 132．0 27．4 ①C6株系的电子传递效率并未高于SB株系的原因是 受限导致。 ②写出C6SB株系光合速率明显提高的原理流程图。（用文字和“→”表示） (4)研究人员还发现C6SB植株的气孔开放度小，胞间CO2浓度低。请据此推测C6SB适合推广的地域环境，并说明理由。 12．（22-23高三上·北京大兴·期中）高温胁迫会导致水稻严重减产。已知D1是光反应过程中的重要蛋白，为增强水稻应对高温胁迫的能力，科研人员将其叶绿体中编码D1蛋白的基因psbA转入水稻染色体DNA上，人为建立D1蛋白的补充途径，获得了产量显著提高的纯合R品系水稻。 (1)光合色素通常与D1蛋白结合形成位于类囊体膜上的光合复合体PSⅡ，用于吸收、传递和转化 。 (2)科研人员检测了野生型和R品系水稻在不同温度条件下D1蛋白的含量，结果如下图所示。 ①据图可知，高温胁迫会导致水稻细胞中 ，而转入psbA基因可以 。 ②为证明R品系水稻细胞中表达的D1蛋白能正确定位到类囊体膜上，从a～h中选择字母填入下表横线处，补充实验设计。 a．常温      b．高温             c．加入双缩脲试剂 d．加入与psbA mRNA互补的小RNA（用于干扰基因表达） e．加入胶体金标记的D1蛋白抗体 f．紫色的深浅         g．D1蛋白的含量        h．类囊体膜上胶体金的数量 组别 实验材料 温度条件 实验处理 检测指标 1 野生型水稻 加入胶体金标记的D1蛋白抗体 2 R品系水稻 高温 科研人员通过该实验证实了D1蛋白的定位正确，支持此结论的实验结果应为 。 (3)请结合光合作用的原理推测高温胁迫下R品系水稻产量提升的原因。 。 (4)从遗传育种角度分析，科研人员将psbA基因转入细胞核，而非叶绿体的优势是 。 13．（21-22高三上·北京石景山·期末）小麦是全球广泛种植的农作物之一。随着土壤盐渍化越来越严重，普通小麦产量下降。为培育耐盐小麦新品种，我国科研工作者开展以下研究。 (1)长穗偃麦草具有良好的耐盐特性，但小麦与其存在 ，无法通过杂交育种培育耐盐品种。 (2)科研人员通过不对称体细胞杂交，解决了上述难题。不对称体细胞杂交是诱导植物细胞融合前，用一定剂量的紫外线照射供体细胞，可导致融合后供体染色质片段化，并大量消失，少量染色质片段可插入到受体细胞染色质中。本实验中供体细胞应选择 ，得到的耐盐植株经 ，可获得纯合耐盐小麦A品系。 (3)将A品系与普通小麦B品系杂交产生F1，F1自交，F2中耐盐个体349株，不耐盐个体113株，说明 。 (4)SSR是DNA中的简单重复序列，不同品系小麦同一位点SSR重复次数不同，但可被相同的引物扩增，常被用于基因定位。 ①A品系与B品系5号染色体上的SSR位点分别用SSRA和SSRB表示。对（3）中双亲5号染色体的SSR序列扩增后，进行电泳，结果如下图所示。若耐盐基因位于5号染色体上，请在图中画出F2中耐盐个体理论上应该出现的电泳结果。 ②最终实验发现，F2耐盐个体电泳结果大多数符合预期，但少数为SSRB/SSRB，推测其最可能的原因。 14．（21-22高三上·北京朝阳·期末）亚洲棉的光籽（无短绒）和毛籽（有短绒）是一对相对性状，为探究棉绒的遗传规律并揭示其发育的分子机制，研究者进行了系列实验。 (1)利用表型为光籽的不同突变体与野生型毛籽棉进行杂交，统计F1自交结果如下表： 组别 亲本 F2表型及比例 ① 突变体甲×毛籽棉 光籽∶毛籽＝3∶1 ② 突变体乙×毛籽棉 光籽∶毛籽＝13∶3 ③ 突变体丙×毛籽棉 光籽∶毛籽＝9∶7 据表可知，突变体甲光籽性状的遗传遵循 定律；②组F2光籽棉中的纯合子所占比例为 ；推测③组F1测交后代表型及比例为 。综合三组杂交实验结果，表明 之间并非简单的一一对应关系。 (2)研究发现，8号染色体的～880kb至～903kb区间与突变体甲的光籽表型相关。根据野生型毛籽棉的该区间设计连续的重叠引物，提取突变体甲和野生型的 进行PCR，产物扩增结果如下图。 据图可知分子量较大的扩增产物与点样处的距离较 （选择“大”或“小”填写），推测8号染色体上第 对引物对应的区间（简称M） 是突变体甲光籽出现的根本原因。 (3)研究者对杂交组合①的F2进行扩增，证实甲的光籽表型与区间M密切相关。得出此结论的扩增结果应该是 。 (4)研究者从野生型和突变体甲中克隆出区间M后，运用基因工程技术分别导入棉花原生质体，检测基因表达水平，结果如下图。 内参基因REN是为了排除转化效率不同对实验结果的干扰，因此图中LUC/REN用来衡量 的表达水平。实验结果说明突变体甲的区间M促进下游基因的表达，且其作用的发挥与区间M的 有关。 (5)基因GaFZ的表达会影响棉花短绒的发育，检测发现突变体甲GaFZ蛋白结构与野生型一致。综合上述研究推测突变体甲光籽表型出现的原因是 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$